鋼包精煉爐鋼水攪拌系統(tǒng)的建模與控制.pdf

1、攪拌是加速冶金反應、促進鋼水成分和溫度均勻的重要手段。氬氣攪拌由于還具有促進鋼渣間的化學反應、去除鋼液中有害氣體和夾雜物等冶金效果，被廣泛應用于鋼包精煉爐的生產(chǎn)過程中。底吹氬氣攪拌系統(tǒng)具有非線性、滯后、時變等特性，鋼包精煉爐的冶煉工藝要求底吹氬氣系統(tǒng)的工作點（設定值）在一個爐次內(nèi)頻繁變化，這些對氬氣攪拌系統(tǒng)的控制精度、響應速度都提出了更高的要求。
　　通過對鋼包精煉爐氬氣攪拌系統(tǒng)進行深入的分析與研究，在流體力學理論基礎和嚴謹?shù)膹碗s

2、數(shù)學推導之上，采用分段處理的方法對被控對象進行建模，分別推導出供氣管路中各個環(huán)節(jié)的動態(tài)數(shù)學模型，然后將該模型應用于完整的供氣管路系統(tǒng)，建立了供氣管路的數(shù)學模型。
　　考慮到被控對象的純滯后特性，在經(jīng)典PID控制器的基礎上，利用Smith預估器補償時間滯后給系統(tǒng)帶來的影響，設計了帶有Smith預估器的控制器。通過仿真驗證了控制策略引入Smith預估之后的優(yōu)越性。
　　分析對象模型發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生時變的主要因素有鋼包透氣磚的透氣面積、

3、氣源壓力、鋼水靜壓等?？紤]到產(chǎn)生時變的因素和冶煉過程中設定值的頻繁變化都是預先可知的，采用前饋控制可提高攪拌系統(tǒng)的響應速度。由于傳統(tǒng)的前饋控制不能滿足系統(tǒng)的控制要求，提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡的工作點遷移的思想，設計了氬氣攪拌系統(tǒng)的綜合控制器，仿真研究驗證此控制器能夠使氬氣流量穩(wěn)定、準確、快速地跟蹤設定值的變化。
　　最后，設計了鋼包精煉爐攪拌控制系統(tǒng)硬件和軟件系統(tǒng)，并利用WinCC設計了上位機監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了氬氣攪拌過程的實時監(jiān)測與動態(tài)管