基于神经网络的电弧炉电极调节控制器设计
发布时间：2021-04-25 02:41
电极调节控制系统是电弧炉炼钢的关键环节,其快速且准确的电极位置控制是节约电能、缩短冶炼周期、降低电极消耗及延长炉衬寿命的关键因素之一。然而,电极控制系统又是一个具有高度非线性、参数时变、变量耦合及强随机干扰的复杂系统。因此电极调节系统的控制方法成为电弧炉控制研究的主要对象,通过调节电极位置,实现对电弧长度控制,以达到控制冶炼功率的目的。随着工业计算机技术的不断发展,以人工神经网络控制为代表的智能控制技术应运而生,为解决传统控制领域难题带来了新的契机。本文先简单介绍了电弧炉炼钢的工艺、设备及工作原理,并阐述了课题研究背景及意义。接着在了解电弧特性和电极调节系统各部分工作机理的基础上,建立了交流电弧、三相供电系统及液压系统模型,并做了相应的仿真分析,以验证所建模型的合理性。然后在查阅大量文献的基础上,总结了国内外电极控制方法的研究现状。结合电极调节系统对控制器的要求,对现有的控制理论及方法进行分析,最后确定了基于神经网络的电极调节系统控制器。最后利用Taylor级数展开的线性化方法,得到电极调节系统广义被控对象的近似模型,采用回声状态网络（ESN）设计了电极调节系统自适应逼近模型控制器。在...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 电弧炉炼钢概述
1.2 电弧炉冶炼设备与工作原理
1.2.1 电弧炉冶炼设备介绍
1.2.2 电弧炉的冶炼工艺
1.3 课题的意义及研究现状
1.3.1 课题的意义
1.3.2 课题的研究现状
1.4 本文的主要工作
第2章 电极调节系统的建模
2.1 交流电弧的建模
2.1.1 交流电弧的物理特性
2.1.2 建立电弧模型的前提
2.1.3 电弧模型的推导
2.1.4 交流电弧模型的仿真验证
2.2 电弧炉供电系统的建模
2.2.1 供电系统模型的数学推导
2.2.2 供电系统模型的仿真验证
2.2.3 供电系统耦合特性分析
2.3 液压系统的建模
2.3.1 液压系统数学模型的推导
2.3.2 液压系统模型的仿真
2.4 电极调节系统的模型
2.5 本章小结
第3章 电极调节系统控制方案设计
3.1 电极调节系统的组成
3.2 电极调节系统对控制器的要求
3.3 电极控制方案的确定原则
3.3.1 电弧炉电极的控制方法
3.3.2 总体控制方案的确定
3.4 本章小结
第4章 电弧炉自适应逼近模型控制器
4.1 ESN动态递归网络介绍
4.1.1 ESN动态递归神经网络的结构和性质
4.1.2 ESN网络的离线学习算法
4.1.3 递推最小二乘在线学习算法
4.2 电极调节系统被控对象分析
4.3 基于ESN的电极控制器
4.3.1 控制器设计
4.3.2 仿真验证
4.4 基于改进ESN的电极控制器
4.4.1 ESN网络的改进算法
4.4.2 仿真验证
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]模糊回声状态网络[J]. 彭宇,王建民,彭喜元. 电子学报. 2011(07)
[2]一种新的电弧炉电弧时域模型[J]. 王琰,毛志忠,李妍,田慧欣. 东北大学学报(自然科学版). 2009(04)
[3]电弧炉电弧特性与节电可行性分析[J]. 袁长生. 冶金动力. 2008(05)
[4]电液比例阀控缸位置控制系统的建模与仿真研究[J]. 马晓宏,陈冰冰,甘学辉,孙志军. 机械设计与制造. 2008(04)
[5]基于SIMULINK的阀控非对称液压缸系统的研究[J]. 苏东海,杨京兰. 流体传动与控制. 2008(01)
[6]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)
[7]数字模型参考自适应控制算法在电弧电极控制中的仿真[J]. 刘小河,王永社,侯浩录. 系统仿真学报. 2005(03)
[8]交流电弧炉智能集成计算机控制系统[J]. 洪镇南,罗安. 计算机测量与控制. 2005(01)
[9]递归神经网络的结构研究[J]. 丛爽,戴谊. 计算机应用. 2004(08)
[10]电弧炉非线性特性对供电网影响的仿真研究[J]. 刘小河,赵刚,于娟娟. 中国电机工程学报. 2004(06)
博士论文
[1]交流电弧炉电弧模型研究及其应用[D]. 王琰.东北大学 2009
[2]电弧炉建模研究及其应用[D]. 王丰华.上海交通大学 2006
[3]低压电器电弧仿真研究[D]. 李新福.河北工业大学 2004
本文编号：3158545
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 电弧炉炼钢概述
1.2 电弧炉冶炼设备与工作原理
1.2.1 电弧炉冶炼设备介绍
1.2.2 电弧炉的冶炼工艺
1.3 课题的意义及研究现状
1.3.1 课题的意义
1.3.2 课题的研究现状
1.4 本文的主要工作
第2章 电极调节系统的建模
2.1 交流电弧的建模
2.1.1 交流电弧的物理特性
2.1.2 建立电弧模型的前提
2.1.3 电弧模型的推导
2.1.4 交流电弧模型的仿真验证
2.2 电弧炉供电系统的建模
2.2.1 供电系统模型的数学推导
2.2.2 供电系统模型的仿真验证
2.2.3 供电系统耦合特性分析
2.3 液压系统的建模
2.3.1 液压系统数学模型的推导
2.3.2 液压系统模型的仿真
2.4 电极调节系统的模型
2.5 本章小结
第3章 电极调节系统控制方案设计
3.1 电极调节系统的组成
3.2 电极调节系统对控制器的要求
3.3 电极控制方案的确定原则
3.3.1 电弧炉电极的控制方法
3.3.2 总体控制方案的确定
3.4 本章小结
第4章 电弧炉自适应逼近模型控制器
4.1 ESN动态递归网络介绍
4.1.1 ESN动态递归神经网络的结构和性质
4.1.2 ESN网络的离线学习算法
4.1.3 递推最小二乘在线学习算法
4.2 电极调节系统被控对象分析
4.3 基于ESN的电极控制器
4.3.1 控制器设计
4.3.2 仿真验证
4.4 基于改进ESN的电极控制器
4.4.1 ESN网络的改进算法
4.4.2 仿真验证
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]模糊回声状态网络[J]. 彭宇,王建民,彭喜元. 电子学报. 2011(07)
[2]一种新的电弧炉电弧时域模型[J]. 王琰,毛志忠,李妍,田慧欣. 东北大学学报(自然科学版). 2009(04)
[3]电弧炉电弧特性与节电可行性分析[J]. 袁长生. 冶金动力. 2008(05)
[4]电液比例阀控缸位置控制系统的建模与仿真研究[J]. 马晓宏,陈冰冰,甘学辉,孙志军. 机械设计与制造. 2008(04)
[5]基于SIMULINK的阀控非对称液压缸系统的研究[J]. 苏东海,杨京兰. 流体传动与控制. 2008(01)
[6]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)
[7]数字模型参考自适应控制算法在电弧电极控制中的仿真[J]. 刘小河,王永社,侯浩录. 系统仿真学报. 2005(03)
[8]交流电弧炉智能集成计算机控制系统[J]. 洪镇南,罗安. 计算机测量与控制. 2005(01)
[9]递归神经网络的结构研究[J]. 丛爽,戴谊. 计算机应用. 2004(08)
[10]电弧炉非线性特性对供电网影响的仿真研究[J]. 刘小河,赵刚,于娟娟. 中国电机工程学报. 2004(06)
博士论文
[1]交流电弧炉电弧模型研究及其应用[D]. 王琰.东北大学 2009
[2]电弧炉建模研究及其应用[D]. 王丰华.上海交通大学 2006
[3]低压电器电弧仿真研究[D]. 李新福.河北工业大学 2004
本文编号：3158545
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3158545.html
