电弧炉复合电极调节器的设计与实现

论文摘要

电弧炉炼钢是现代大规模炼钢的方法之一。电弧炉具有钢液温度能灵活掌握、热效率高、炉内气氛可以控制、设备简单、工艺流程短等优点,再加上充足的废钢资源以及环保意识的加强,因而世界各国都在稳步地发展电炉炼钢。冶炼过程的自动控制系统是电弧炉的一个重要组成部分,直接影响产品的质量和产量。本文主要研究了先进控制技术在电弧炉过程控制中的应用。论文以福建福泰钢铁有限公司60吨电弧炉电极调节系统为研究背景,在查阅了大量国内外相关文献的基础上,综述了电弧炉控制技术的发展历程,对电弧炉电极调节方法进行了深入的研究。主要完成了以下几个方面的工作:(1)介绍了电弧炉炼钢的工艺、设备及发展现状。(2)针对炼钢电弧炉电极调节系统的参数时变及三相间相互影响等特点,消化吸收了国外电弧炉调节系统的先进控制思想,设计出一种简单且有效的电极自适应调节方案。通过选择先进的恒阻抗控制策略来减小三相电极间的相互影响,并通过在线测量实际的电弧电流值,采用模糊参数自整定方法校正控制器参数。(3)电弧炉的炉况判断在电弧炉炼钢过程中占据比较重要的地位。准确的炉况判断,可以指导控制系统在不同炉况状态下采取不同的控制策略与供电制度。为了节约电能,缩短冶炼周期,提高冶炼效率,采用基于模糊神经网络的方法对炉况进行判断,利用炉况对供电策略进行补偿调节。对模糊神经网络的炉况判断方法进行了仿真研究,仿真结果证明了此方法的正确可行性和工程实用性。(4)为了节省电极损耗、保护设备及进一步提高系统的调节性能,系统中又引入了各种保护和补偿功能。(5)完成了电弧炉调节系统的设计,实现了复合电极调节器的工程设计,并且在实际中进行应用。运行结果表明,所设计的复合电极调节器性能良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 电弧炉炼钢的发展及国内外现状
• 1.1.1 电弧炉炼钢的发展史
• 1.1.2 国内外电弧炉炼钢的研究现状
• 1.1.3 国内外电弧炉炼钢发展趋势
• 1.2 电弧炉炼钢设备及工艺简介
• 1.2.1 电弧炉炼钢设备
• 1.2.2 电弧炉炼钢工艺
• 1.3 课题背景及论文的主要工作
• 第2章 电弧炉复合电极调节器总体设计
• 2.1 电弧炉阻抗控制器
• 2.1.1 电极调节器控制策略的选择
• 2.1.2 阻抗控制器的结构
• 2.2 阻抗设定
• 2.3 过电流和短路保护控制补偿
• 2.4 液压阀的工作特性及控制中的补偿
• 2.5 系统的其它保护功能
• 第3章 模糊参数自整定的PID控制器设计
• 3.1 PID控制原理
• 3.2 模糊控制原理
• 3.2.1 精确量的模糊化
• 3.2.2 模糊推理与模糊判决
• 3.2.3 带修正因子模糊控制器
• 3.3 电弧炉电极调节模糊参数自整定PID控制器设计
• 3.3.1 模糊参数自整定PID控制器的结构及工作原理
• 3.3.2 模糊参数自整定PID控制器的设计
• 第4章 电弧炉电极调节器设定补偿的研究
• 4.1 有载调档时的阻抗补偿
• 4.2 人工神经网络
• 4.2.1 神经元模型
• 4.2.2 神经网络模型
• 4.2.3 神经网络的学习方法
• 4.2.4 径向基函数（RBF）神经网络
• 4.3 模糊神经网络
• 4.3.1 模糊系统与神经网络结合
• 4.3.2 串联型模糊神经网络
• 4.3.3 串联型模糊神经网络的学习算法
• 4.4 基于FNN的炉况判断的阻抗补偿
• 4.4.1 电弧炉的炉况
• 4.4.2 炉况判断的意义
• 4.4.3 基于FNN的炉况判断方法的研究
• 4.4.4 炉况判断的阻抗补偿方法
• 第5章 电弧炉电极调节系统的实现
• 5.1 系统的配置
• 5.2 系统的软件实现
• 5.3 上位机监控系统的实现
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢