电弧炉电极调节系统的建模与解耦控制

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电弧炉炼钢已有近百年的历史,近几十年来发展尤为迅速。在现代炼钢企业,电弧炉有着重要的地位。它通过电极与炉料之间产生电弧放热来对炉料进行加热。因此电极调节器的性能对于整个电弧炉冶金过程来说十分重要,它直接影响着电能的消耗,电极的损耗,机械设备的损耗,电网的质量以及产品的质量。对于电弧炉来说,它是一个强耦合,具有滞后的时变非线性系统,现有的工业用电极控制方式都是对单相电极分别控制,该种方式没有考虑到电弧炉特有的耦合特性,造成能源的浪费。
  针对电极调节系统的非线性、时变特性,首先采用具有一定解耦能力的变论域模糊控制方法。与模糊控制只能划分定量的模糊论域不同,由于其本身缩放因子的存在,只要设定好初始的论域划分,它就可以自适应误差和误差变化率来调整论域大小。这样在大误差的时候具有很强的快速性,又在小误差的时候具有很好的精确性。其缺点在于其解耦性能比较弱,由此提出了对角解耦控制方法。
  对角解耦控制方法能够降低耦合现象,但每次更换工作点都需要重新计算。而且其思想是将非线性模型近似线性化,精确性不高,再者对于时变系统,对角解耦方法稍显笨重。针对该缺点,提出了神经网络解耦控制器。最终以解耦与控制相结合的在线训练方式来避免对角解耦人工计算量大的劣势,同时也能弥补系统参数时变造成的影响。最后对上述研究内容进行了仿真验证。
  通过分析可以看出,变论域模糊控制自身具有一定的解耦特性,能起到一定的抑制作用。神经网络解耦控制器则更进一步,很好的消除了耦合带来的影响。
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