【摘要】：隨著人們對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題認(rèn)識(shí)的不斷提高,人們對(duì)資源的重新再利用有了更高的要求,以廢棄鋼鐵為主要原料的電弧爐煉鋼技術(shù)可以有效地解決廢棄鋼鐵的污染問(wèn)題,起到了保護(hù)有限鐵礦石資源的作用,為推動(dòng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展做出了杰出貢獻(xiàn)。因此,全世界都在積極推進(jìn)電弧爐冶煉技術(shù)。電極升降系統(tǒng)是一個(gè)高度非線性、耦合嚴(yán)重和隨機(jī)干擾強(qiáng)烈的多變量系統(tǒng),它的控制效果直接影響著冶煉時(shí)間、用電效率以及爐襯的損耗程度,因此,對(duì)電極升降系統(tǒng)進(jìn)行控制成為電弧爐控制系統(tǒng)的主要研究?jī)?nèi)容。在對(duì)電極升降系統(tǒng)進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)之前,必須建立電極系統(tǒng)模型。本文重點(diǎn)介紹了電弧的物理特性,并根據(jù)能量守恒定律及相關(guān)的理論知識(shí),建立能夠反映電弧微觀特性的電弧阻抗模型。之后對(duì)供電系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)進(jìn)行了合理簡(jiǎn)化,并根據(jù)相關(guān)的物理知識(shí),分別建立的電弧爐的電氣系統(tǒng)模型和液壓系統(tǒng)模型。根據(jù)電極升降系統(tǒng)各部分的輸入輸出關(guān)系,將各個(gè)模型統(tǒng)一起來(lái),構(gòu)成電極升降系統(tǒng)模型。在選擇被控參數(shù)時(shí),考慮電弧功率、電弧電流和電弧阻抗三個(gè)變量。對(duì)A相電弧加擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行測(cè)試,得出以電弧阻抗為被控參數(shù)可以削弱三相電弧耦合關(guān)系的結(jié)論。結(jié)合被控對(duì)象的耦合特性與電弧爐的冶煉工藝要求,選擇電弧阻抗作為本文的被控參數(shù)。根據(jù)電極升降系統(tǒng)的多變量、非線性和耦合性特點(diǎn),本文選擇具有自適應(yīng)能力和解耦功能的廣義預(yù)測(cè)控制算法設(shè)計(jì)電極升降系統(tǒng)控制器。該方法通過(guò)遞推最小二乘算法在線辨識(shí)預(yù)測(cè)模型,解決的被控對(duì)象的非線性問(wèn)題,此外,通過(guò)選取電弧阻抗設(shè)定輸出與實(shí)際輸出之間的方差二次型優(yōu)化指標(biāo),解決了三相電弧之間的耦合問(wèn)題。最后,本文運(yùn)用Matlab軟件對(duì)熔化期弧長(zhǎng)增長(zhǎng)情況和穿井期電極短路情況進(jìn)行的仿真研究。將常規(guī)的PID控制效果和廣義預(yù)測(cè)控制效果進(jìn)行比較,證明本文設(shè)計(jì)的廣義預(yù)測(cè)控制器能夠有效地解決電極升降系統(tǒng)的非線性和耦合性問(wèn)題,完成了對(duì)電極升降系統(tǒng)進(jìn)行解耦控制的任務(wù)。
【圖文】：

鋼鐵作為生產(chǎn)的主要原料，具有生產(chǎn)能耗低、基建投資少、對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)且勞動(dòng)生產(chǎn)逡逑率高等優(yōu)點(diǎn)，因此，全世界都在積極地推進(jìn)電弧爐煉鋼技術(shù)。逡逑現(xiàn)代工業(yè)化煉鋼方法因?yàn)榫哂休^高的生產(chǎn)率、優(yōu)良的質(zhì)量和低廉的成本，所以鋼鐵逡逑產(chǎn)品己經(jīng)成為社會(huì)最廣泛使用的金屬材料［１］。此外，隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，科技水逡逑平的日益進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)需要大量的特殊耐高溫、耐腐蝕和抗拉強(qiáng)度高的鋼鐵材料，如逡逑軍艦的不銹鋼板、坦克的裝甲板以及高級(jí)變壓器硅鋼等，因此，電弧爐在冶金工業(yè)中的逡逑地位變得越來(lái)越重要。目前，隨著人們對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題認(rèn)識(shí)的不斷提高，人們對(duì)資源的逡逑恴新再利用有了更高的要求，以廢棄鋼鐵為主要原料的電弧爐煉鋼技術(shù)可以有效地解決逡逑廢棄鋼鐵的污染問(wèn)題，起到了保護(hù)有限鐵礦石資源的作用，為推動(dòng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展逡逑做出了杰出貢獻(xiàn)。逡逑１．２電弧爐煉鋼概述逡逑采用電弧爐進(jìn)行煉鋼的方法己有近百年的歷史，尤其是近幾十年，電弧爐煉鋼發(fā)展逡逑的尤為迅速，已逐步開始取代傳統(tǒng)的平爐煉鋼和轉(zhuǎn)爐煉鋼，成為主要的煉鋼方式之一［２］。逡逑圖１．１是三相電弧爐構(gòu)造簡(jiǎn)圖。逡逑

段組成［｜（）］。在爐內(nèi)既要完成熔化、脫磷、脫碳、升溫要求，又要進(jìn)行脫氧、脫硫、除氣、逡逑去除夾雜物、合金化以及調(diào)整溫度成分等任務(wù)，因而電弧爐的冶煉周期很長(zhǎng)。逡逑將傳統(tǒng)的電弧爐煉鋼工藝表示成如圖１．２所示的冶煉流程。逡逑白云石或邐廢鋼二邐取樣逡逑鎂砂邐通電次加料邋取樣加礦石邋化驗(yàn)邐造渣劑逡逑—%煎危藻澹擼蹋咤危擼桑咤澹藻義喜沽襄遄傲襄穩(wěn)芻阱窩躉阱澹寤乖阱宄齦皺義希牛巍巍巍巍義戲細(xì)皺未笛踔坼未笛蹂渭雍轄鸝殄穩(wěn)⊙義賢跡保泊車牡緇÷陡止ひ樟鞒體義希疲椋紓澹保插澹裕瑁邋澹簦潁幔洌椋簦椋錚睿幔戾澹澹歟澹悖簦潁椋沐澹幔潁沐澹媯酰潁睿幔悖邋澹螅簦澹澹歟恚幔耄椋睿玨澹穡潁錚悖澹螅簀義洗車牡緇÷喚鲆瓿啥月蝦徒鶚艫娜芻⒀躉�、还原精炼的葥腭，粧飒完硲亓x隙暈露�、成分和钢铁质量进袖\刂頻娜撾�。随着铱嚩工冶K奶岣擼執(zhí)牡緇÷霰Ａ翦義狹巳芻�、升温和必要的精炼（脱磷、蜔熪E┑墓δ�，而皢′余的精炼过程翌l礁職尉義狹堵薪小Ｔ諳執(zhí)牡緇÷陡止ひ罩�，灾R芻跗誥投月誚寫笛�，因此绕c阱義蝦脫躉詡壕揮忻饗緣那鄭�，可以将蠄�(zhí)緇÷陡止ひ嶄爬ㄎ孤�、装料、辶x先芻躉諍統(tǒng)齦炙母黿錐危郟蕁ｅ義希保玻吹緇÷陡侄緣緙鶻諂韉囊簀義系緙鶻諂鰨魑緇÷暮誦納璞�，茰Z鶻諶撾穹淺８叢�。哉~鴰∪芻淞系氖卞義蝦潁ざ任撩椎牡緇』岵叩墓β�，绰栦^緇∥露雀嘰錛蓋Ф齲緙旅嫻膩義下嫌捎詼淌奔淠謔莧然岱⑸桿俁ち業(yè)娜芻�、飞溅现�，

本文編號(hào)：2618406