电弧炉电极控制效果的优劣直接影响着能源的利用率、劳动生产率及炉衬的损耗等方面,因此对于电极调节系统有着较严格的要求。为了实现其快速性和灵敏性,各国科研工作者不断地努力,把新的控制理论的成果及方法应用于电极调节系统。本文在查阅了大量的国内外相关文献的基础上,介绍了电弧炉的设备、炼钢工艺过程,对国内外电弧炉炼钢现状和发展趋势以及电弧炉电极调节系统的现状及发展进行了总结。针对电弧炉冶炼的工艺特点,从能量守恒定律出发,应用相关电弧物理理论,建立了一个用非线性微分方程描述的交流电弧炉电弧时域模型。该模型能够体现电弧的微观特性,并能很好的体现电弧在不同冶炼阶段的时变特性。在分析了电极调节系统工作机理的基础上,对电弧炉炼钢的电极调节系统进行系统的分析,并建立了电气部分的数学模型和液压部分的数学模型。针对电极调节系统具有非线性和时变性等特点,本文采用适用于非线性时变系统的多层递阶自适应预测控制算法控制电极升降。此方法不必考虑被控非线性系统的模型具体形式,只是根据系统输入输出,直接用与之等价的时变线性模型代替它。通过参数的在线辨识与预报,实现了单输入单输出非线性系统的自适应预测控制。最后本文利用MATLAB软件对电弧炉电极调节系统进行了仿真研究,并将常规PID控制器和多层递阶自适应预测控制器进行了比较,结果表明本文所论述的预测控制电极调节器能够有效解决电极调节系统时变性和非线性的问题,取得了理想的控制效果。