電弧爐電極升降控制算法的研究.pdf

1、電弧爐煉鋼是主要的煉鋼方式之一，電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)是電弧爐的重要組成部分，而電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個具有高度非線性、參數(shù)時變、變量耦合及強(qiáng)隨機(jī)干擾的復(fù)雜系統(tǒng)?？焖偾覝?zhǔn)確的電極調(diào)節(jié)是節(jié)約電能、縮短冶煉周期、降低電極消耗及延長爐襯壽命的關(guān)鍵。因此，研究電弧爐電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)的建模與控制具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本文的主要工作如下:
　　(1)在分析了電弧爐電極控制系統(tǒng)各個部分工作機(jī)理的基礎(chǔ)上，分別建立了交流電弧、三相供電系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。

2、將電弧模型與三相供電系統(tǒng)模型相結(jié)合，建立了電弧爐電氣系統(tǒng)模型。通過液壓缸活塞位移與電弧長度之間的關(guān)系，將液壓系統(tǒng)模型與電氣模型相連接，構(gòu)建了電極系統(tǒng)模型，為電極控制算法的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　(2)針對冶煉過程中參數(shù)時變問題，采用基于Taylor展開的線性化方法建立了電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)的近似模型，利用歸一化徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計了電弧爐自適應(yīng)逼近模型控制器，并分析了控制器的魯棒性。計算機(jī)仿真驗(yàn)證了本方法的有效性。
　　(3)基于逆模型

3、思想實(shí)現(xiàn)三相電極之間的解耦。首先，采用Taylor展開方法建立電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)的近似模型，由近似模型推導(dǎo)逼近內(nèi)?？刂坡?，實(shí)現(xiàn)三相之間的解耦。為減弱近似模型誤差和噪聲干擾的影響，選取魯棒濾波器作為反饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)。最后，對逼近內(nèi)?？刂破鞯聂敯粜赃M(jìn)行了理論分析和仿真驗(yàn)證。
　　(4)參數(shù)時變問題和三相耦合問題在冶煉過程中同時存在，為此，提出了直接自適應(yīng)電弧爐神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器。首先，推導(dǎo)與電弧爐廣義被控對象相等價的仿射形式模型，基于反饋線性化方法

4、，直接求取三相控制信號，實(shí)現(xiàn)三相之間的完全解耦，并且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在線更新，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)變化或受到外部干擾時，保證了系統(tǒng)的魯棒性。系統(tǒng)的穩(wěn)定性通過Lyapunov方法進(jìn)行了分析，最后的仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了控制器的有效性。
　　(5)上述電極控制算法均以電弧爐廣義被控對象進(jìn)行研究，而液壓系統(tǒng)可近似看作線性環(huán)節(jié)。為充分利用電弧爐電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)，選取弧長為狀態(tài)變量，建立系統(tǒng)的狀態(tài)方程。利用Taylor展開技術(shù)建立系統(tǒng)的近似狀態(tài)方程模型，