电弧炉电极调节系统的建模与控制

《电弧炉电极调节系统的建模与控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、东北大学硕士学位论文摘要电弧炉电极调节系统的建模与控制摘要电弧炉炼钢过程是一个典型的具有非线性、时变性、随机特征的工业控制过程，而电弧炉炼钢过程的控制主要是通过电极调节系统来完成输入电功率、降低能耗、缩短冶炼时间等控制目标的。因此电极调节器的控制方法成为电弧炉控制研究的主要对象。而长久以来，人们对电弧模型的研究不够深入，一般采用基于线性电弧阻抗策略来控制电极升降，控制效果不很理想。因此本文首先建立电弧阻抗和调节系统的模型，而后讨论电弧炉电极调节系统的控制问题。全文以30吨电弧炉计算机控制系统为研究背景，在查阅大量国内外相关文献的基础上，介绍了电弧炉炼钢的工艺过程、

2、设备组成；综述了电弧炉电弧模型的研究现状及电极控制方法的发展历程和研究现状。针对电弧炉冶炼的工艺特点，从交流电弧的物理机理出发，推导出了交流电弧的电弧模型，并给出了确定电弧参数的工程估算方法。在此电弧模型基础上，建立了基于有效值的电弧炉电气系统方程式，推导出弧长与弧流、弧长与弧压的有效值关系，并最终建立了电弧炉电极调节系统的模型。针对电弧炉系统所代表的一类非线性系统，本文采用了基于恒阻抗控制策略的非线性系统分段线性化PID控制方法，提出了可变区间均匀斜率的分段方法，并针对各线性子系统采用ZN方法对PID参数进行整定。最后，通过仿真证明了控制系统的抗扰动能力和快速响

3、应性。关键词：电弧炉；电弧模型；线性化；电极调节系统一Ⅱ东北大学硕士学位论文Abs廿actModelingandControlofElectrodeRegulatingSystemofElectricArcFurnaceAbstractTheprocessofEAFsteelmakingisatypicalindustrialcontrolprocessofnonlinearity,time—variationandrandomness，andthecontrolobjectiveofinputelectricpower,costofpowerconsumptio

4、nandshortingthedurationofheatingmainlyiscompletedbyelectroderegulatingsystem．SothecontrolmethodsofelectroderegulatingbecometheprimaryobjectoftheresearchofEAFcontrolsystem．Buttheresearchofarcmodelisnotprofoundforlongandtheelectrodeupanddowniscontrolledbasedonlineararcresistancestrategy

5、generally,SOcontroleffectivenessisnotperfect．Therefore，firstofall，themodelofarcresistanceandregulatingsystemisestablished，andthenthecontrolproblemofEAFelectroderegulatingsystemisdiscussed．Thisthesisisbasedonthe30telectricarefurnace(EAF)computercontrolsystem．Basedonconsultingagreatdeal

6、ofdocumentationathomeandabroad，theprocessofEAFcraftandthecomponentofequipmentisintroduced；thepresentresearchstatusofarCmodelofEAF,thedevelopmentprocessandpresentresearchstatusofelectrodecontrolmethodsaresummarized．AccordingtothecrafttraitofEAF,basedonthephysicsmechanismofACarc，thearcm

7、odelofACareisdeduced；engineeringestimatingmethodofthearcparametersarepresented．Basedonthisarcmodel，electricsystemequationbasedoneffectivevalueisputforward，therelationshipoftheeffectivevalueofthearclengthandarccurrent，arclengthandarcvoltageisdeduced，themodeloftheelectroderegulatingsyst

8、emofE