60t电弧炉电极升降液压控制系统研究

论文摘要

电弧炉在生产过程中为了提高产品质量和降低成本,对于不同的熔炼期(熔化、氧化、精炼)要求电弧功率维持在不同的水平上,因此要求电弧长度分别保持稳定。但是引起电弧长度变化的外来干扰较多,为了消除干扰保持稳定,就需要采用电极的自动调节装置。现有的自动调节装置虽然形式较多,如平衡继电器式、电机扩大机式、可控硅式、滑差离合器式等,但是由于液压伺服控制具有响应速度快、增益高、频带宽、力矩(或力)重量比大等优点,所以在电炉电极自动调节系统中愈来愈显示出其独特的优越性。目前国内有一些工厂虽已成功地应用于生产并积累了不少经验,但在这方面的理论分析工作较少。为此,本文进行了相关的理论分析研究。在研究了电液伺服系统及其动力机构的现状与发展情况后,本文采用了符合现场工况要求的阀控非对称液压缸伺服系统。区别于经典的阀控对称液压缸系统的建模方式,本文重新建立了阀控非对称缸的数学模型,并对系统的各个参数进行了详细的推导和求解。在建好模型的基础上,介绍了PID控制方法,利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了PID控制器,并对系统进行了仿真分析。通过分析结果找出了常规PID控制的局限性,最后引入了基于改进型BP神经网络PID控制器,来提高系统动态特性。仿真结果表明,两种控制器都能使系统具有较好的响应能力和较高的稳态性,实现了模型优化,并且改进型BP神经网络PID控制器优于普通PID控制器。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电弧炉发展概述
• 1.2.1 电弧炉发展史
• 1.2.2 我国电弧炉发展状况
• 1.2.3 电弧炉发展前景
• 1.2.4 电弧炉液压控制系统的发展状况
• 第二章 电弧炉工作原理及课题的提出
• 2.1 课题的提出及内容
• 2.1.1 课题提出的背景
• 2.1.2 课题的内容
• 2.2 电弧炉工作原理与机械设备介绍
• 2.2.1 电弧炉的介绍
• 2.2.2 电弧炉的机械设备介绍
• 2.3 电弧炉电极液压伺服系统的工作原理
• 第三章 电极升降液压系统设计
• 3.1 电极升降液压系统的设计
• 3.1.1 系统概括
• 3.1.2 液压系统原理图设计
• 3.2 液压系统主要元件的确定
• 3.2.1 活塞缸参数的确定
• 3.2.2 液压固有频率校验
• 3.2.3 伺服阀的选择
• 3.2.4 泵的选择
• 3.2.5 蓄能器的确定
• 3.2.6 过滤器选择
• 3.2.7 油箱的选择
• 3.2.8 冷却器和加热器的选择
• 3.2.9 管件的选择
• 第四章 电弧炉电极升降液压系统的建模及计算机仿真研究
• 4.1 液压系统常用建模方法
• 4.1.1 微分方程建模
• 4.1.2 传递函数与方框图建模
• 4.1.3 状态空间法建模
• 4.1.4 功率键合图法建模
• 4.2 电弧炉电极升降系统建模
• 4.2.1 电极升降液压系统物理模型的建立
• 4.2.2 电极升降液压系统数学模型的建立
• 4.3 电弧炉电极升降液压系统的计算机仿真研究
• 4.3.1 MATLAB语言简介
• 4.3.2 SIMULINK软件包简介
• 4.3.3 液压系统模型参数的确定
• 4.3.4 液压系统动态特性分析
• 4.3.5 伺服系统闭环响应特性分析
• 4.4 外界干扰对系统性能的影响
• 4.4.1 外负载力对系统性能的影响
• 4.4.2 炉内物料标高对系统性能的影响
• 4.4.3 电极的烧蚀量对系统性能的影响
• 4.4.4 总结
• 第五章 电极升降液压系统智能控制器的设计与仿真分析
• 5.1 PID控制
• 5.1.1 PID控制原理
• 5.1.2 PID控制器参数对系统性能的影响
• 5.1.3 PID控制器参数的整定
• 5.1.4 PID控制后系统仿真结果
• 5.2 基于改进型BP神经网络PID的智能控制
• 5.2.1 BP神经网络
• 5.2.2 基于改进型BP神经网络PID的整定原理
• 5.2.3 基于改进型BP神经网络PID控制的仿真结果
• 5.3 两种控制器的仿真结果比较分析
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附图