随着人们对环境污染问题认识的不断提高,人们对资源的重新再利用有了更高的要求,以废弃钢铁为主要原料的电弧炉炼钢技术可以有效地解决废弃钢铁的污染问题,起到了保护有限铁矿石资源的作用,为推动钢铁产业的蓬勃发展做出了杰出贡献。因此,全世界都在积极推进电弧炉冶炼技术。电极升降系统是一个高度非线性、耦合严重和随机干扰强烈的多变量系统,它的控制效果直接影响着冶炼时间、用电效率以及炉衬的损耗程度,因此,对电极升降系统进行控制成为电弧炉控制系统的主要研究内容。在对电极升降系统进行控制器设计之前,必须建立电极系统模型。本文重点介绍了电弧的物理特性,并根据能量守恒定律及相关的理论知识,建立能够反映电弧微观特性的电弧阻抗模型。之后对供电系统和液压系统进行了合理简化,并根据相关的物理知识,分别建立的电弧炉的电气系统模型和液压系统模型。根据电极升降系统各部分的输入输出关系,将各个模型统一起来,构成电极升降系统模型。在选择被控参数时,考虑电弧功率、电弧电流和电弧阻抗三个变量。对A相电弧加扰动信号进行测试,得出以电弧阻抗为被控参数可以削弱三相电弧耦合关系的结论。结合被控对象的耦合特性与电弧炉的冶炼工艺要求,选择电弧阻抗作为本文的被控参数。根据电极升降系统的多变量、非线性和耦合性特点,本文选择具有自适应能力和解耦功能的广义预测控制算法设计电极升降系统控制器。该方法通过递推最小二乘算法在线辨识预测模型,解决的被控对象的非线性问题,此外,通过选取电弧阻抗设定输出与实际输出之间的方差二次型优化指标,解决了三相电弧之间的耦合问题。最后,本文运用Matlab软件对熔化期弧长增长情况和穿井期电极短路情况进行的仿真研究。将常规的PID控制效果和广义预测控制效果进行比较,证明本文设计的广义预测控制器能够有效地解决电极升降系统的非线性和耦合性问题,完成了对电极升降系统进行解耦控制的任务。