电弧炉电极智能控制系统的研究与设计

发布时间：2017-09-22 02:26

  本文关键词：电弧炉电极智能控制系统的研究与设计

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【摘要】：我国能源日趋紧缺,环保要求更加严格,有效地操作、高效、优质、节能降耗、低成本的运行对电石工业是至关重要的。要想电弧炉冶炼的产品在市场具有竞争力,必须尽可能提高产品质量,并降低能耗。现今,电弧炉过程控制技术正由常规基础自动化和一般监控功能向人工智能、专家系统及管理优化方向发展。如要实现上述控制目标,单纯依靠常规控制策略很难实现,必须采用先进的控制技术。冶炼过程的自动控制系统是电弧炉的一个重要组成部分,直接影响产品的质量和产量。因此,电石冶炼炉的生产过程的优化与节电成为必然趋势。本论文根据生产过程控制要求,从电极调节的自动化角度出发,设计了电弧炉智能控制系统。针对电弧炉电极调节系统的非线性、时变、模型不确定、大滞后等特点,结合高阶滑模和动态滑模控制的设计思想为其设计了一种动态滑模控制器,即通过微分环节构成新的切换函数,将不连续项转移到控制的一阶中,得到本质连续的动态滑模控制律,并将其应用到电弧炉电极调节系统中。对系统的阶跃响应和跟踪特性分别进行了仿真。仿真结果表明:所设计的动态滑模控制器不但能使系统具有良好的动态性能和较强的跟踪特性。同时能有效地抑制系统的抖振,达到控制系统的动态品质要求。通过采用了先进控制技术,从整体上提高了电弧炉冶炼过程自动化控制水平,有效地抑制了产量质量随着不同操作人员而波动的不稳定性。实践证明具有降低成本、提高产量等显著的优点。同时加强了信息管理能力,降低了工人的劳动强度,取得了显著的经济效益和社会效益。
【关键词】：电弧炉 电极调节系统 动态滑模控制 PLC
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM924.4;TP273
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 电弧炉发展概述11
• 1.2 电弧炉控制技术研究现状11-13
• 1.3 选题背景13-14
• 1.4 课题研究意义14-15
• 1.5 主要研究内容15-16
• 第2章 电弧炉设备与生产工艺16-28
• 2.1 电弧炉组成设备16-18
• 2.1.1 三相交流电弧炉电气部分的构成16-17
• 2.1.2 电石冶炼电弧炉机械部分17-18
• 2.1.3 液压组成部分18
• 2.2 电弧炉工作原理18-20
• 2.3 电弧炉对电网的主要影响20-21
• 2.3.1 电网质量问题概述20
• 2.3.2 主要影响20-21
• 2.4 电石生产工艺介绍21-22
• 2.5 电石冶炼炉系统生产过程优化控制与节电改造22-28
• 第3章 电极调节系统的建模与仿真28-35
• 3.1 电弧炉电极调节系统的组成28-29
• 3.2 电极调节系统的工作原理29
• 3.3 三相交流电极数学模型29-35
• 3.3.1 交流电弧电压和弧长关系31
• 3.3.2 交流电弧电流和弧长关系31-33
• 3.3.3 液压式电极传动系统的模型33-35
• 第4章 电弧炉智能控制系统设计35-45
• 4.1 电弧炉电极控制方法35-36
• 4.1.1 恒电流控制策略35
• 4.1.2 恒功率控制策略35
• 4.1.3 恒阻抗控制策略35-36
• 4.2 经典PID控制器的设计及存在的问题36-38
• 4.2.1 经典PID控制器的设计36-37
• 4.2.2 传统PID在电极控制中存在的问题37-38
• 4.3 基于动态滑模控制的方法38-42
• 4.3.1 传统滑模控制理论概述38-39
• 4.3.2 动态滑模控制器的设计39-42
• 4.4 系统仿真42-45
• 4.4.1 仿真参数设置42
• 4.4.2 仿真结果分析42-45
• 第5章 电弧炉电极调节计算机控制系统的实现45-55
• 5.1 上位机配置及功能45-49
• 5.2 下位机系统组成及功能49-55
• 5.2.1 PLC的硬件配置50-51
• 5.2.2 电极控制系统下位机软件功能实现51-55
• 结论与展望55-57
• 参考文献57-60
• 致谢60-61
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文61

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1 李玉惠,李勃,许小平;轿车智能控制系统组成与结构设计[J];昆明理工大学学报;1998年05期

2 范为福,杜虹;智能控制系统的开发与应用[J];成组技术与生产现代化;2000年02期

3 谢敏仙;建筑太阳能集热智能控制系统的设计和开发[J];电气传动自动化;2002年06期

4 陈友泉 ,樊立鲁,马海滨;预焙电解槽智能控制系统[J];电气传动;2002年06期

5 谢敏仙;;太阳能集热智能控制系统设计[J];电工技术;2002年08期

6 彭建英,谢国庆;水温智能控制系统的设计[J];中国仪器仪表;2005年07期

7 陈静;张文红;;生态工业系统开放的多级递阶智能控制系统(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2006年02期

8 樊成立;刘东;尹怡欣;;智能控制系统智能水平评价的软件系统[J];北京联合大学学报(自然科学版);2006年04期

9 刘青兰;方志刚;;新型“三防”智能控制系统的设计[J];电气技术;2007年02期

10 孙美东;胡仁杰;马智勇;;车载雨刮智能控制系统[J];电工电气;2009年12期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 田华;吴启迪;张钟俊;;走向智能控制系统[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集（上册）[C];1995年

2 丑武胜;查建中;董明;;一种新型智能控制系统结构原型[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年

3 刘东;尹怡欣;涂序彦;董洁;;一种智能控制系统智能水平的评价方法[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年

4 ;多通道高精度智能控制系统[A];电子信息节能技术与产品推广应用专集[C];2009年

5 齐小刚;李元左;常显奇;;智能控制系统与综合集成技术[A];1997年中国控制会议论文集[C];1997年

6 田华;席裕庚;张钟俊;;间接法和直接法用于智能控制系统[A];1994中国控制与决策学术年会论文集[C];1994年

7 K.A.Pupkov ;K.A.Neusipin;柯芳;;动态对象智能控制系统的遗传建模[A];第二十三届中国控制会议论文集（下册）[C];2004年

8 黄军飞;陈春义;凌良冲;唐萍;马力;;纺织空调恒温恒室智能控制系统的应用[A];全国纺织企业空调除尘系统节能工作会议论文集[C];2011年

9 孙明学;;浅析中继站远程智能控制系统及其应用[A];第二届中国林业学术大会——S7 新形势下的森林防火问题探讨论文集[C];2009年

10 张建军;韩煜;张利;;基于模糊Petri网的加工过程智能控制系统[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年

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1 记者　李剑军、通讯员　余斌、周成胜;襄樊市区交通智能控制系统开建[N];湖北日报;2007年

2 记者 李丽云 通讯员 阚洪锦;智能控制系统防治煤矿水灾[N];科技日报;2012年

3 记者 王扬;煤炭综采成套装备及智能控制系统通过鉴定[N];中国煤炭报;2013年

4 徐佳;艰难中开辟“芯”路[N];中国纺织报;2012年

5 记者 唐先武;“聪明窗”遇火灾自动打开[N];科技日报;2009年

6 记者明文团、通讯员者心燕;阜康市推广智能化节水灌溉技术[N];昌吉日报;2010年

7 记者 李晓岩;国家招标攻关流程工业智能控制系统[N];中国化工报;2007年

8 通讯员 王彦民　陈振寰;甘肃河西实现火风电联合调控[N];中国电力报;2010年

9 谢小飞 郑琦;大炼油用上国产“神经中枢”[N];中国化工报;2014年

10 本报记者 董长青;一批自主知识产权产品亮相国际环保展[N];北京日报;2011年

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1 朱宏辉;基于知识驱动的拟人智能控制系统若干关键技术研究[D];武汉理工大学;2006年

2 孙鑫;造纸过程的分层递阶智能控制系统[D];浙江大学;2001年

3 程武山;烧透点递阶智能控制系统的研究与实现[D];上海大学;2006年

4 齐一名;基于多Agent的磨矿过程智能控制系统研究[D];吉林大学;2014年

5 张立岩;氧化铝回转窑制粉过程智能控制系统的研究[D];东北大学;2010年

6 孙振平;自主驾驶汽车智能控制系统[D];国防科学技术大学;2004年

7 史旭光;智能控制系统理论应用于数控设备的若干关键问题研究[D];华南理工大学;2009年

8 茆美琴;风光柴蓄复合发电及其智能控制系统研究[D];合肥工业大学;2004年

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1 赵勇;服装生产线吊挂智能控制系统的研发[D];青岛理工大学;2015年

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3 吴朋林;温室大棚智能控制系统研究[D];山东大学;2015年

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本文编号：898268