电弧炉电极升降仿射非线性系统的控制

论文摘要

电弧炉电极控制效果的优劣直接影响着能源的利用率、劳动生产率及炉衬的损耗等方面,因此对于电极调节系统有着较严格的要求。为了实现其快速性和灵敏性,国内外科研工作者们都在不断的努力,把新的控制理论应用于电极调节系统,以便达到最好的效果。本文在查阅了大量的国内外相关文献的基础上,介绍了电弧炉炼钢的发展和优点、炼钢设备和工艺过程,对国内外电弧炉炼钢现状和发展趋势以及电弧炉电极调节系统的现状及发展进行了总结。在介绍了电弧炉各环节工作原理的基础上,分别建立了电弧、供电系统和液压系统的模型,并进行了仿真验证。最终给出了电极调节系统的模型,通过化简可将电极调节系统归类为仿射非线性系统。针对电极调节系统具有非线性和时变性等特点,本文设计了基于预测函数控制的电极升降控制器。最后本文利用MATLAB软件对电弧炉电极调节系统进行了仿真研究,结果表明本文所论述的电弧炉电极升降预测函数控制器能够有效解决电极调节系统时变性和非线性的问题,取得了理想的控制效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电弧炉炼钢的发展
• 1.2 电弧炉炼钢的优点
• 1.3 电弧炉炼钢工艺与设备
• 1.3.1 电弧炉炼钢工艺
• 1.3.2 电弧炉炼钢设备
• 1.4 国内外电极调节系统发展现状
• 1.4.1 电弧炉电极控制方法
• 1.4.2 国内外电弧炉电极调节系统控制技术的发展
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 电极调节系统模型的建立
• 2.1 电弧模型的建立与仿真
• 2.1.1 电弧的物理特性
• 2.1.2 交流电弧模型的推导
• 2.1.3 电弧模型的仿真验证
• 2.2 供电系统模型的建立与仿真
• 2.2.1 供电系统模型的数学推导
• 2.2.2 供电模型的仿真验证
• 2.3 液压系统的模型的建立与仿真
• 2.3.1 液压系统数学模型的推导
• 2.3.2 仿真结果
• 2.4 本章小结
• 第3章 电极调节系统的仿射非线性模型
• 3.1 仿射非线性系统的定义
• 3.2 电极调节系统的简化
• 3.2.1 电极调节系统的广义模型
• 3.2.2 电极调节系统的仿射非线性模型
• 3.3 电极调节系统仿射非线性模型参数的辨识
• 3.3.1 RBF神经网络原理
• 3.3.2 仿射非线性模型参数的辨识
• 3.4 本章小结
• 第4章 电极调节控制器的设计
• 4.1 电极控制的策略
• 4.1.1 恒电流控制策略
• 4.1.2 恒阻抗控制策略
• 4.1.3 恒功率控制策略
• 4.2 预测函数控制
• 4.2.1 预测函数控制简介
• 4.2.2 预测函数控制的内模结构
• 4.2.3 预测函数控制基本原理
• 4.3 电极调节系统的预测函数控制
• 4.4 控制器仿真的研究
• 4.5 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢