电极是电弧炉和精炼炉的重要设备,起电离中间空气、对钢水或金属材料进行加热的作用。现场运行时电极不易调节到稳定工作状态,快速稳定性更不能得到保证,同时也造成了精炼炉系统耗电量高,效率低等问题。研制高性能的电极自动调节器对于提高炼钢质量,降低电能消耗具有很重要的意义。多年以来,电极调节系统更多采用的是传统PID控制方式,控制效果不很理想。由于精炼炉电极调节系统是一个多变量、强耦合、大滞后的非线性系统,本文据此以通钢精炼炉的电极调节系统为研究背景,深入研究了电弧的物理特性和电极调节系统的原理,分析推导了电弧等效数学模型和电气部分静态模型,对模型中的各个参数进行了较详细的分析。本文还对现有电极调节系统的各种控制方式进行了分析比较。其中较多分析了IAF控制方式和阻抗控制方式。为了以后现场应用,尤其对阻抗控制方式进行了着重的分析研究,对控制的各个部分进行编程,仿真模拟。最后,通过已有的现场数据,建立了滑模变结构控制模型,改进了传统PID控制,对电极运动实施分段控制,在控制过程的各个瞬间,根据系统中参数的状态以跃变的方式有目的地变化,从而将不同的结构特性揉合在一起,取得了比固定结构系统更完善的性能指标,实现了对原有控制系统的优化,通过仿真建立了有效的控制模型。从而可以大大改进系统的在线调整过程,实现对电极更好的控制。在上述研究的基础上,输出与现场数据进行了比较。结果表明,本文提出的滑模变结构控制模型能更好地解决三相电极的耦合问题,可以更好地跟随给定输入,在动态响应、抗干扰性、鲁棒性等方面都有很大的提高,具有重要的理论价值和实际应用意义。