真空自耗电弧炉控制系统改造设计与实现

发布时间：2021-01-20 11:54

　　真空自耗电弧炉是当前钛、钢及其相关合金的主力熔炼工业设备,其运行状况的好坏直接影响材料生产质量和生产安全。考虑相关金属对熔炼环境和控制的严苛要求、设备结构和工艺过程的复杂程度以及控制策略实现的难度,电弧炉的研究设计是一项非常繁杂的课题。利用包含特殊策略的自动控制技术可以控制、改良生产的整个过程。考虑国外等领先的应用技术,研究设计适应具体工程情况的电弧炉控制系统对提升目前金属加工效能有相当大的作用。在研读和对比同一领域相关知识的基础上,本文首先概述了文章后续不同方面的研究现状和趋势。以熔炼机理为核心,细致的展开叙述了设备组成、关键工艺节点及其控制特性,梳理了参数关系。深入分析了可逆调速原理,建立了直流电动机数学模型。在PID控制算法基础上,利用工程设计方法,分步详细设计了三闭环弧压控制方案,引入与实际熔速相关的前馈控制,并给出了控制规律。选用变参数PID来应对不同熔炼阶段的熔速控制。剖解了由于电压、电流耦合导致以上两个控制模式互相干扰的问题,给出了有关平缓稳定控制等的应对措施。考虑实际情况,利用Matlab/Simulink平台对三闭环控制方案进行了搭建和仿真,结果表明其具有很好的跟踪等... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

设备结构组成示意图

西安电子科技大学硕士学位论文建立弧压三闭环控制的总体仿真模型，要确定各闭环控制参数，需要确定电极杆直流驱动电机的电机参数，如表3.1所示。表3.1直流电动机的电机参数参数名称 单位 数值额定电压 V 220额定功率 KW 12.1额定转速 r/min 1500电枢回路总电阻 Ω 1.1电枢回路总电感 H 0.0198电动势系数 V min/r 0.187参照设备技术资料和电机的电枢电感、电阻值计算得到：经直流电动机的机电时间常数mT 为 0.079s，电磁时间常数lT 为 0.018s，允许过载倍数 1.5；三相桥式整流电路装置放大系数sK 为 39，滞后时间常数sT 为 0.00158s；通过单位阶跃响应测得控制环节中的最后一个积分环节的时间常数为hyT 为 0.025s。

图 3.10 阶跃响应曲线图通过给定一定频率的正弦信号作为弧压信号（基值 30，振幅 15，频率 1.25），来模拟熔炼过程中的弧压设定变化，进而验证位置环的控制性能。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：2988997