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铁合金冶炼矿热炉电极位置检测建模及优化设定研究

作　者: 陈寿辉
导　师: 贺建军
学　校: 中南大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 三相电极升降系统软测量技术最小二乘支持向量机电极位置 LS-SVMlab工具箱
分类号: TF63
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

生产硅锰合金的主要方法是矿热炉法,由于矿热炉是一个耗电量极大的生产设备,因此节能降耗成为矿热炉冶炼硅锰合金的首要问题。电极升降系统是矿热炉的重要组成部分,它的性能直接影响着矿热炉的生产指标。本文以某铁合金公司矿热炉电极升降系统为研究背景,在全面分析了系统存在的问题以及矿热炉电气特性的基础上,设计了一个以工控机为上位机、PLC为下位机、光电编码器检测的电极位移为反馈量的闭环控制系统方案。电极控制策略采用基于三相熔池功率平衡的电极位置优化控制。通过分析铁合金生产过程中电极位置变化的因素,得到一个电极位置软测量模型,在该模型中,电极消耗量难以检测。为了检测电极的准确位置,基于混合核函数最小二乘支持向量机,建立了一个电极消耗量软测量模型。利用在MATLAB平台的LS-SVMlab工具箱进行仿真,仿真结果表明：该软测量模型具有较好的精度和泛化能力,能应用于电极位置的在线检测。最后全面分析了矿热炉的电气系统和炉膛内部电路,得到了一个基于三相熔池功率平衡的电极位置优化设定模型,并对模型参数进行了分析,为实现电极位置优化控制奠定了基础。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-15
  1.1 课题来源和研究背景  8-9
  1.2 矿热炉电极升降系统研究发展现状与趋势  9-10
  1.3 软测量技术及其研究现状  10-12
    1.3.1 软测量建模技术的实现  10-12
    1.3.2 软测量技术研究发展方向  12
  1.4 支持向量机研究发展现状  12-14
  1.5 论文的主要研究内容  14-15
第二章硅锰合金矿热炉与电极升降控制系统  15-31
  2.1 矿热炉生产硅锰合金原理及其冶炼操作  15-17
    2.1.1 硅锰合金生产原理  15-16
    2.1.2 硅锰合金生产冶炼操作  16-17
  2.2 矿热炉电极升降系统设备组成概述  17-18
  2.3 矿热炉电极升降控制系统  18-30
    2.3.1 原电极升降控制系统存在的问题  18-19
    2.3.2 电极升降控制系统  19-20
    2.3.3 电极位置优化控制  20-27
    2.3.4 电极升降控制系统硬件选型  27-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章电极位置软测量模型  31-49
  3.1 自焙电极及其性质  31-33
    3.1.1 自焙电极的结构  31-32
    3.1.2 自焙电极的烧结过程  32-33
  3.2 电极位置软测量模型  33-34
  3.3 基于LS-SVM的电极消耗量软测量模型  34-48
    3.3.1 数据的采集与预处理  35-37
    3.3.2 基于混合核函数的最小二乘支持向量机回归  37-39
    3.3.3 核函数以及混合核函数的构造  39-42
    3.3.4 模型参数的选择  42-43
    3.3.5 基于混合核函数LS-SVM的电极消耗量软测量模型的建立  43-46
    3.3.6 电极消耗量软测量模型仿真与结果分析  46-48
  3.4 本章小结  48-49
第四章基于三相熔池功率平衡的矿热炉电极位置优化设定模型  49-60
  4.1 矿热炉二次电压-电极电流关系  49-53
  4.2 炉膛内部电路与电炉负载电阻  53-55
  4.3 基于三相熔池功率平衡的电极位置优化设定模型  55-57
  4.4 模型参数分析  57-59
  4.5 本章小结  59-60
第五章总结与展望  60-62
  5.1 总结  60
  5.2 展望  60-62
参考文献  62-67
致谢  67-68
攻读学位期间主要研究成果  68

铁合金冶炼矿热炉电极位置检测建模及优化设定研究

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