智能变结构控制及其在电弧炉中的应用

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1、摘要‘摘要目前电弧炉已经逐步成为了主要的炼钢方式之一，控制合适的电弧弧长也成为电弧炉电极调节系统的首要任务。然而由于电弧炉电极调节系统是～个典型的非线性、三相强耦合、参数时变系统，目前对电弧炉电极的控制的要求也越来越严格。变结构控制作为控制系统的一种综合方法，它的滑动模态具有不变性，这是变结构控制在电弧炉电极控制中的优势。但是变结构控制容易产生抖振的缺点，成为它在实际应用中的一个障碍。本文将模糊控制和传统的变结构控制结合，构成模糊滑模控制器，它继承了常规模糊控制器的优点，同时又可以减弱变结构控制系统存在的抖动，并将其运用到三相电弧炉电极调节系统中。本文首先介绍了课题的背景，变结构控制以及模糊控

2、制的产生和研究状况。然后将三相电弧炉电极调节系统分解成三个子系统，将其他两相的耦合作用作为干扰来推导三相电弧炉电极调节系统的数学模型，使之成为一个期望的非线性系统的形式，来建立非线性滑动模态，分别设计了间接自适应模糊滑模控制器和直接自适应模糊滑模控制器，通过构造Lyapunov函数进行稳定性证明。为了削弱抖振，而选择了模糊变结构控制方法来求系统的控制规律。并将所设计的模糊滑模控制方法应用到三相电弧炉电极调节系统中，进行了仿真研究。最后，通过dSPACE半实物仿真实验在一定程度上验证了所提出的控制算法具有良好的控制性能以及dSPACE半实物仿真平台在电弧炉电极控制系统中的适用性。关键词：电弧炉；

3、模糊控制；滑模控制；电极调节系统ABSTRACTAtpresent，asaresultofarcfurnacehasbeenoneofthemainmethodsofsteel。making，thechieflytaskofthearcfurnaceelectroderegulatorsystemisthatappropriatearclengthiscontrolled．Buttheelectroderegulatorisatypicalcomplexsvstemwithlevityvariable，strongcouplingandhighnonlinearity；thecontrolre

4、quirementofarcfumaceelectrodeISalsomoreandmorestrict．Asasynthesismethodofcontrolsystem．theslidingmodeofvariablestructurecontrolisinvariablewhichisitsmostexceJlentadVantageinthearcfurnaceelectrodecontr01．Butvariablestructurecontrolcaneasilvproducechatteringphenomenon，whichmakesvariablestructurecontro

5、lbecomeanobstacleinitsapplication．Thispapercombinesfiizzycontrolandvariablestructurecontr01．andconstitutesfuzzyvariablestructurecontroller,thecontrollernotonlykeepssensibilityandrobustnessofvariablestructurecontrolbutalsocanefficientlyreducechatte矗ngwhichISgeneratedbyvariablestructurecontrol，andappl

6、yittothethree．phasearc丘Jmaceelectroderegulatorsystem．Firstly,thispaperdescribesthebackgroundofthesubject，thegenerationandthecutrentresearchvariablestructurecontrolandfuzzycontr01．Themathematicmodelisderivedbydecomposingthethree—phasearcfumaceelectroderegulatorsystemintothreesubsystemsandthecouplingo

7、ftheothertwo—phaseisusedasdisturbance，Ietthemodelhastheformofanaffinenon—linearsystem．Thensetsupnon．1inearslidingmode，andTheindirectadaptivefuzzyslidingmodecontrolleranddirectadaptivefuzzyslidingmodec