智能控制技术在电弧炉电极调节中的应用

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1、天津理工大学硕士学位论文智能控制技术在电弧炉电极调节中的应用姓名：李艳伟申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：赵辉201112 近年来，我国电弧炉钢铁生产取得了显著的成绩，钢铁产量大幅增加，技术装备水平快速提升，电弧炉冶炼技术的发展成为我国钢铁工业技术进步的重要标志之一。然而面对我国废钢利用率低、电力紧缺的现实情况，研制高效、节能的现代电弧炉炼钢新技术，提升电弧炉炼钢的高效化生产，对于促进我国电弧炉炼钢行业的可持续发展具有重要的意义。因此，为了优化电极调节系统的控制效果，需要采用智能控制技术实现高效的

2、电极升降识和工作原理的分析，建立交流电弧和三相电极的数学仿真模型，并通过仿真验证模型个阶段，采用分段控制策略对电极进行控制。在熔化期阶段，外部扰动明显、弧长变化和偏差大，要求电极控制器具有较高的无超调快速响应特性，文中采用了基于神经网络、能。在氧化还原期阶段，扰动相对减少，弧长变化稳定，要求电极调节同时兼顾快速性该控制器可以使电极调节达到预期的控制效果。 ��������������珻�����������������������������．������������������������������������

3、�����������������������，�����������������������疭��������琭���������������������������������������������琭���������������������������������������．���������������，����������������������������� ���������������������������篍��������������，��������������琍� 第一章绪论弟第一一早章

4、珀绪下论匕��电弧炉炼钢的原理目前，电弧炉炼钢正在世界各地迅速发展，钢铁工业也已经成为我国国民经济的一成电弧产生的高温来加热熔化炉内金属。下图��所示为电弧炉炼钢结构图。 第一章绪论卜治层��一流钢嘴�一炉顶卜电极�电极央持器图��三相交流电弧炉构造简图现代炼钢的电弧炉大部分采用的是直接加热式，主要是因为直接加热式电弧炉适用于熔炼熔点较高并且产量较大、难熔的会属，所以在工业生产中，它主要用来冶炼规格不同的特殊钢和各种合金。直热式电弧炉炼钢的原理是三相交流电流击穿炉内原料之间空气产生的电弧直接加热燃料，而且炉内空气的

5、稳定性质是很容易控制的，从而更有利于炼钢的氧化还原性。��电弧炉炼钢国内外研究现状电弧炉的冶炼过程是个十分复杂的工艺流程，其技术涉及面很广，其中电极调节控制系统是电弧炉炼钢的一个重要环节，其作用就是快速准确的调节电极在炉内的活动位置，使弧长保持恒定，电弧电压和电流的比例恒定，从而使输入功率稳定。电极控制系统的调节的速度和精度直接影响出钢的产量和质量、电能的消耗量以及电极的损耗程度，因此，尽力提高电极升降调节控制系统的性能，成为钢铁企业首要关注的问题之一。 第一章绪论器，并在实际中推广应用，使得研究工作取得了初步的成

6、效。例如��年����和的自适应控制算法，该算法指出电弧炉冶炼时炉内温度的改变直接导致电弧特性参数的科学技术的结合，许多外国学者在研究电弧炉冶炼钢铁的过程控制方法时将智能控制理论作为基础，进行了深入的研究；美国斯坦福大学一些学者将神经网络技术应用到电弧炉冶炼的控制中，成功的研制出了“智能电弧炉”，该电弧炉可根据具体运行的情况分析并自动设置最佳工作点。不过，智能电弧炉仅适用于电弧炉工作状况稳定的条件下，这就使智能电弧炉的广泛使用受到了限制【�。国内电弧炉冶炼的控制理论的研究与欧美的一些工业发达国家相比起步较晚，在�他

7、们主张在电压环和偏差信号中间加入一个能提高电极调节器响应速度的调节器，以降��电弧炉炼钢工艺特点电弧炉钢铁冶炼工艺有三种基本的实现方法：其中氧化法是最根本的方法，不氧化 第一章绪论�◆『熔化期还原期■。。电弧炉具备以下工艺特点：钢中，可以使电弧炉炼钢的冶炼周期大幅度缩短、效率迅速提高、质量和产量快速增长、 第一章绪论��电弧炉电极控制策略电弧炉炼钢是相当复杂的工业生产过程，其中电极调节控制技术对电弧炉的高效运行至关重要。电弧炉炼钢过程复杂多变，很多不确定因素无法预测，因此，对电弧炉控制技术要求也越来越高，它的工艺和

8、控制技术也随着科技的发展而不断革新，但是在电弧炉电极调节控制方面仍存在缺点有待进一步研究和改进。其一，电极调节器采用恒电流控制，该控制策略灵敏度比较高，电能损耗少、电流 第一章绪论力，而且炉内情况变化复杂，如果频繁调节电极可能导致有功功率的不稳定。其二，电极调节器采用恒功率控制，由图��可知，完全不相同的电流下能够产生，� 第一章绪论 根据控制器种类的不同将