矿热炉三相电极智能解耦控制系统研究与应用
发布时间：2022-11-07 20:51
矿热炉冶炼是目前我国使用较广泛的铁合金生产方式,合理控制矿热炉三相电极位置能够提高冶炼效率,从而降低生产成本。然而,大多数矿热炉三相电极位置是通过人工观测变压器一次侧电流进行手动调节,控制效果差。因此,研究矿热炉三相电极位置自动控制技术对于提高冶炼效率、降低生产成本具有重要意义。为此,本文主要进行了以下研究工作： 1.为了实现炉内熔池温度场平衡,需采用熔池功率平衡控制方式,而计算熔池功率所需的负载电流和阻抗值难以直接测量。针对这个问题,运用叠加原理计算出短网电流,进而计算出负载电流,并根据负载特性建立负载阻抗模型,为功率平衡控制的实现打下基础；同时建立了能充分反映三相电极之间耦合作用的电极电流-位置模型,并通过现场数据进行参数辨识,建立了系统解耦控制模型。 2.针对系统的强耦合特性,以“电流变化比值”作为耦合因子,直观地体现系统耦合的规律及耦合作用的大小,有助于三相电极耦合作用定性分析；提出了一种基于“最灵敏相电极”的解耦策略,运用该策略进行解耦控制,能够减少电极移动频度及位移量,达到保护电机、变频器等设备及增强系统动态、稳态性能的目的。 3.针对矿热炉系统难以建立精...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 论文研究背景与意义
1.2 三相电极位置控制研究现状
1.2.1 电参数测算研究现状
1.2.2 电极控制研究现状
1.2.3 解耦控制研究现状
1.3 论文主要内容及结构安排
2 矿热炉冶炼工艺分析
2.1 铁合金冶炼化学原理
2.2 矿热炉冶炼工艺流程与主要设备
2.2.1 矿热炉冶炼工艺流程分析
2.2.2 矿热炉冶炼系统主要设备
2.3 本章小结
3 供电系统电参数计算及电极控制系统建模
3.1 矿热炉供电系统分析
3.1.1 供电系统组成
3.1.2 变压器等效电路分析
3.2 矿热炉三相负载电流计算
3.2.1 短网电流计算
3.2.2 负载电流计算
3.3 矿热炉三相负载阻抗计算
3.3.1 电炉负载特性分析
3.3.2 电炉负载模型的建立
3.4 三相电极电流-位置模型
3.4.1 电极电流-位置模型的建立
3.4.2 模型参数辨识与结果验证
3.5 本章小结
4 三相电极智能解耦控制器设计
4.1 矿热炉冶炼过程炉况区分
4.2 系统耦合作用分析
4.2.1 耦合作用产生原理分析
4.2.2 基于“耦合因子”的定性耦合分析
4.3 变论域模糊控制器设计
4.3.1 变论域模糊控制
4.3.2 系统输入输出界定与模糊规则设定
4.4 智能决策-解耦控制
4.5 智能解耦控制器整体设计
4.6 仿真研究与现场应用效果
4.6.1 控制器仿真研究
4.6.2 现场控制效果分析
4.7 本章小结
5 矿热炉控制系统设计与实现
5.1 系统总体设计
5.2 西门子WINCC监控系统设计
5.3 电能质量监测系统设计
5.4 西门子S7-400控制器设计
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间主要研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]最小二乘法在系统辨识中的应用[J]. 刘静纨. 北京建筑工程学院学报. 2004(03)
[2]铁合金矿热炉三相熔池功率平衡的控制[J]. 李蒙姬,张烽. 铁合金. 2003(05)
[3]电极升降智能复合控制技术研究[J]. 郝培锋,陈勃红,张薇. 系统仿真学报. 2003(02)
[4]多变量解耦鲁棒控制的遗传优化方法[J]. 薛福珍,韩怀中. 中国科学技术大学学报. 2001(06)
[5]基于Matlab系统辨识工具箱的系统建模[J]. 齐晓慧,田庆民,董海瑞. 兵工自动化. 2006(10)
[6]现代炼钢电弧炉短网技术[J]. 阎立懿,肖玉光,李延智,刘一心,胡显坤. 工业加热. 2006(03)
[7]神经网络在电弧炉电极控制中的应用研究[J]. 周王民,马戎,刘奇峰. 测控技术. 2006(06)
[8]一种多变量模糊神经网络解耦控制器的设计[J]. 李辉. 控制与决策. 2006(05)
[9]MATLAB环境下的系统辨识仿真工具箱[J]. 倪博溢,萧德云. 系统仿真学报. 2006(06)
[10]一种测量电弧炉电流的新方法[J]. 毛志忠,尚海洋,马建军. 东北大学学报(自然科学版). 2008(10)
博士论文
[1]硅锰铁合金埋弧炉供电系统建模分析与工艺指标预测[D]. 唐春霞.中南大学 2012
硕士论文
[1]矿热炉电极调节系统设计与控制算法研究[D]. 邓睿.中南大学 2012
[2]矿热炉三相电极升降自动控制系统的研究与应用[D]. 刘郁乔.中南大学 2010
[3]基于神经网络的电弧炉电流预测模型研究[D]. 王晓波.天津理工大学 2010
[4]基于ANN的电弧炉智能控制系统的开发[D]. 王征.西安科技大学 2003
本文编号：3704380
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 论文研究背景与意义
1.2 三相电极位置控制研究现状
1.2.1 电参数测算研究现状
1.2.2 电极控制研究现状
1.2.3 解耦控制研究现状
1.3 论文主要内容及结构安排
2 矿热炉冶炼工艺分析
2.1 铁合金冶炼化学原理
2.2 矿热炉冶炼工艺流程与主要设备
2.2.1 矿热炉冶炼工艺流程分析
2.2.2 矿热炉冶炼系统主要设备
2.3 本章小结
3 供电系统电参数计算及电极控制系统建模
3.1 矿热炉供电系统分析
3.1.1 供电系统组成
3.1.2 变压器等效电路分析
3.2 矿热炉三相负载电流计算
3.2.1 短网电流计算
3.2.2 负载电流计算
3.3 矿热炉三相负载阻抗计算
3.3.1 电炉负载特性分析
3.3.2 电炉负载模型的建立
3.4 三相电极电流-位置模型
3.4.1 电极电流-位置模型的建立
3.4.2 模型参数辨识与结果验证
3.5 本章小结
4 三相电极智能解耦控制器设计
4.1 矿热炉冶炼过程炉况区分
4.2 系统耦合作用分析
4.2.1 耦合作用产生原理分析
4.2.2 基于“耦合因子”的定性耦合分析
4.3 变论域模糊控制器设计
4.3.1 变论域模糊控制
4.3.2 系统输入输出界定与模糊规则设定
4.4 智能决策-解耦控制
4.5 智能解耦控制器整体设计
4.6 仿真研究与现场应用效果
4.6.1 控制器仿真研究
4.6.2 现场控制效果分析
4.7 本章小结
5 矿热炉控制系统设计与实现
5.1 系统总体设计
5.2 西门子WINCC监控系统设计
5.3 电能质量监测系统设计
5.4 西门子S7-400控制器设计
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间主要研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]最小二乘法在系统辨识中的应用[J]. 刘静纨. 北京建筑工程学院学报. 2004(03)
[2]铁合金矿热炉三相熔池功率平衡的控制[J]. 李蒙姬,张烽. 铁合金. 2003(05)
[3]电极升降智能复合控制技术研究[J]. 郝培锋,陈勃红,张薇. 系统仿真学报. 2003(02)
[4]多变量解耦鲁棒控制的遗传优化方法[J]. 薛福珍,韩怀中. 中国科学技术大学学报. 2001(06)
[5]基于Matlab系统辨识工具箱的系统建模[J]. 齐晓慧,田庆民,董海瑞. 兵工自动化. 2006(10)
[6]现代炼钢电弧炉短网技术[J]. 阎立懿,肖玉光,李延智,刘一心,胡显坤. 工业加热. 2006(03)
[7]神经网络在电弧炉电极控制中的应用研究[J]. 周王民,马戎,刘奇峰. 测控技术. 2006(06)
[8]一种多变量模糊神经网络解耦控制器的设计[J]. 李辉. 控制与决策. 2006(05)
[9]MATLAB环境下的系统辨识仿真工具箱[J]. 倪博溢,萧德云. 系统仿真学报. 2006(06)
[10]一种测量电弧炉电流的新方法[J]. 毛志忠,尚海洋,马建军. 东北大学学报(自然科学版). 2008(10)
博士论文
[1]硅锰铁合金埋弧炉供电系统建模分析与工艺指标预测[D]. 唐春霞.中南大学 2012
硕士论文
[1]矿热炉电极调节系统设计与控制算法研究[D]. 邓睿.中南大学 2012
[2]矿热炉三相电极升降自动控制系统的研究与应用[D]. 刘郁乔.中南大学 2010
[3]基于神经网络的电弧炉电流预测模型研究[D]. 王晓波.天津理工大学 2010
[4]基于ANN的电弧炉智能控制系统的开发[D]. 王征.西安科技大学 2003
本文编号：3704380
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3704380.html
