电弧炉电极升降控制方法的研究

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电极控制系统是电弧炉炼钢的关键环节。快速且准确的电极位置控制是节约电能、缩短冶炼周期、降低电极消耗及延长炉衬寿命的关键因素之一。然而,电极控制系统是一个具有高度非线性、参数变、变量耦合及强随机干扰的复杂系统。因此,本文进行了电弧炉电极升降方法控制的研究。  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、炼钢工艺过程以及电极调节的控制策略的现状及发展进行了总结。通过对电弧炉电极控制系统进行系统的分析,建立了液压系统的数学模型和电弧模型。并依据模型分析了电弧炉电极控制系统中各环节的特性。通过分析电弧炉的冶炼工艺过程,发现不同冶炼阶段电弧燃烧状况不同,导致电弧参数变化较大。设计一种能同时适应炼钢过程中各个冶炼时期特性的单一控制器非常困难。为此,本文设计了一种复合控制器,有效地解决了电弧炉冶炼过程中不同阶段对快速响应和控制精度有不同要求的难题。在熔化初期,采用快速最优Bang-Bang控制,可实现无超调快速调整。在此熔化中期,采用变论域模糊控制,以兼顾快速性和控制精度。在熔清后期,采用单神经元自适应PID控制来控制精度。最后提出一种基于模糊推理的方法来实现电弧炉复合控制中不同控制方法的切换。针对电弧炉电极控制系统存在时变死区特点,为解决死区时变性的特点,以系统的定位精度为目标,根据误差、误差变化,通过神经网络对权值的在线修正,调整死区补偿修正量,实现死区的动态补偿,并通过仿真结果验证了所提出方法的有效性。
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