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结晶器钢水液位控制是钢铁企业连铸生产过程中重要环节。结晶器内液位的稳定能提升连铸生产产量,改善铸坯表面质量,降低安全事故的发生。因此,结晶器钢水液位的稳定性研究已经成为连铸生产控制中重要的一部分。 针对PID控制和其它智能控制存在的补偿滞后现象,本文提出了一种新型的液位控制系统。其工作机理是:检测装置测量出预测周期内的液位变化量和变化速度,由此速度推算出整个控制周期内的液位总变化量,并在随后的补偿周期内做出全额补偿。此预测控制思想贯穿连铸整个生产过程。本预测控制方法是一种半主动控制模式:在液位干扰还未完全形成时,补偿装置已经开始执行补偿动作。机理上可实现液位的鲁棒控制。 本文的主要研究内容如下: (1)本文提出了一种半主动的预测控制法,该控制方法能在干扰还未完全形成之前就执行液位预测补偿,较好地解决一般控制方法存在的补偿滞后问题。 (2)根据射线检测理论和预测控制法,分别推导出预测周期内补偿速度及补偿周期的数学表达式,同时设计了补偿机构的液压控制系统。 (3)采用全开闭模式对预控补偿方法开展分析。以正弦干扰为例,推算出经预测控制法补偿后的液位曲线,并进行补偿效果分析。经结果对比表明:液位波动强度降低了80.8%。 (4)进一步考虑液压系统的响应速度进行预控补偿分析。首先对液压控制系统进行动态仿真,得出活塞杆稳态移速。其次对补偿位置进行细分并建立相应的液位变化表,结合预测控制法计算出补偿后的液位曲线。然后将设定的干扰曲线与补偿曲线对比,验证了本预测控制法具有较好地补偿性能:液位波动强度降低了37.8%。最后分析补偿曲线出现波动的原因,并提出降低液位补偿误差的途径。