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电弧炉电极调节系统的智能解耦控制

作　者: 骆玲玲
导　师: 毛志忠
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电极调节系统恒阻抗控制神经元网络解耦控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 44次
引　用: 1次
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内容摘要

在电弧炉冶炼过程中,电极调节系统的任务是在一定的工作点下使三相电极保持恒定的电弧长度。但由于三相电极之间存在强烈的耦合,任意一相电极位置的调整都会影响其它两相,导致三相电极很难调整稳定,进而使电极调节时间加长,增加了能源的消耗。因此对三相电极进行解耦控制是很有必要的。本文通过对电弧炉电极调节系统各个部分工作机理的分析,建立了交流电弧、供电系统和液压系统的数学模型。针对电弧炉解耦控制的要求,对三种电极控制策略进行了深入的讨论,分析结果表明恒阻抗控制策略能够削弱三相电极之间的耦合。在电弧炉解耦控制器的设计方面,本文主要做了以下工作：对所建立的非线性电极调节系统模型在某一固定平衡点处用泰勒级数展开法进行近似线性化处理,然后用传统的对角解耦方法对近似线性化之后的模型进行解耦。但是,当电弧炉的冶炼阶段即平衡点发生变化时,必须重新设计解耦控制器。针对传统解耦方法存在的问题,本文又引用了两种智能解耦方法：单神经元自适应解耦控制方法和神经网络快速自适应解耦控制方法,并用MATLAB对这两种方法进行仿真研究。仿真结果表明：单神经元自适应解耦控制器的参数能根据被控对象的变化自动调整,基本上能消除系统存在的耦合,但存在震荡大,解耦响应慢的缺陷。神经网络快速自适应解耦控制器能更有效的减少三相电极之间的耦合作用,并对短路干扰也有很好的抑制作用。因此,神经网络快速自适应解耦控制方法在电弧炉电极调节系统中具有较好的应用价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-19
  1.1 课题的研究意义  9-10
  1.2 电弧炉炼钢概述  10-14
    1.2.1 电弧炉炼钢特点  10
    1.2.2 电弧炉炼钢设备  10-14
    1.2.3 电弧炉炼钢工艺  14
  1.3 解耦控制理论的发展与现状  14-16
    1.3.1 传统解耦方法  14-15
    1.3.2 智能解耦方法  15-16
  1.4 电弧炉电极控制的研究状况  16
  1.5 本文工作  16-19
第2章电弧炉电极调节系统的建模  19-33
  2.1 电弧模型  19-26
    2.1.1 AC电弧基础知识  19-21
    2.1.2 电弧的半径模型  21-22
    2.1.3 交流时变电弧电阻模型  22-23
    2.1.4 电弧的非线性近似模型  23-24
    2.1.5 电弧的阻抗模型  24-26
    2.1.6 电弧模型的选择  26
  2.2 供电系统模型  26-28
  2.3 液压系统模型  28-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章电极控制策略的选择  33-39
  3.1 电极调节系统的结构框图  33-34
  3.2 电极控制策略概述  34-36
    3.2.1 恒电流控制策略  34
    3.2.2 恒功率控制策略  34-35
    3.2.3 恒阻抗控制策略  35-36
  3.3 电极控制策略的选择  36-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章解耦控制方法的探讨  39-67
  4.1 传统对角解耦  39-46
    4.1.1 非线性系统线性化理论  39-40
    4.1.2 对角解耦理论  40-41
    4.1.3 电弧炉供电模型的线性化  41-44
    4.1.4 电极调节系统的对角解耦  44
    4.1.5 仿真结果及分析  44-46
  4.2 单神经元自适应解耦  46-52
    4.2.1 单神经元自适应PID控制器  47-48
    4.2.2 神经元解耦补偿器的工作机理  48-50
    4.2.3 仿真结果及分析  50-52
  4.3 基于神经网络的电弧炉解耦控制  52-66
    4.3.1 神经网络解耦控制器结构  53-54
    4.3.2 神经网络解耦控制器算法  54-60
    4.3.3 神经网络解耦控制机理  60
    4.3.4 神经网络快速自适应解耦算法  60-63
    4.3.5 仿真结果及分析  63-66
  4.4 本章小结  66-67
第5章结论  67-69
参考文献  69-73
致谢  73

电弧炉电极调节系统的智能解耦控制

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