矿热炉是生产硅锰合金的主要设备,电流通过三根电极导入炉内,炉料在电弧热和电阻热共同产生的高温下发生化学反应生成硅锰合金。矿热炉电极控制系统的性能直接影响硅锰合金的冶炼效率及质量、企业的经济效益。铁合金的生产是—个高耗能行业,在供电形势日益紧张的情况下,如何考虑矿热炉电极系统的自动控制以降低矿热炉的能耗具有重要的实际意义和经济价值。以山西朔州某铁合金厂密闭式硅锰炉电极系统自动化改造为研究背景,为实现电极升降自动控制,达到提高生产效率、降低能耗的目标,从电极系统主电路、建模以及控制策略三个方面进行了研究。矿热炉炉内复杂的冶炼反应以及三相电极电流间的耦合,决定了矿热炉是非线性、时变、多变量、强耦合的系统。针对当前矿热炉采用电极电流作为控制量的弊端,在分析其主电路的基础上,提出采用熔池电阻作为控制量,并给出矿热炉三相电极熔池电阻的计算公式。根据矿热炉的系统特性,建立了以电极位置为输入、熔池电阻为输出的电极位置—电阻模型。在此基础上,针对矿热炉电极系统特性,设计了自适应内模控制器,该算法与常规PID控制相比,具有以下特点：调节参数少,结构简单,易于实现；具有参数在线调整的功能,能够克服对象时变对控制性能的影响。仿真实验表明,本文提出的自适应内模控制具有较好的动态特性。利用OPC技术实现Matlab先进控制算法与WinCC的无缝集成,上述控制策略通过了现场运行的检验,可以大大改善三根电极的控制效果,提高矿热炉的生产效率,降低能耗。