5t电渣炉电极升降液压系统建模与分析

论文摘要

在电渣炉重熔过程中,如何控制系统电流、电压、功率按预定要求变化,是电渣重熔的关键问题。而控制这些参数的手段除电控制外,也采用控制电极在渣池中位置来控制电流。对于以往控制电极升降的手段,最重要也是最有效的是直、交流电机控制。但是,随着液压技术在工业生产过程中的广泛应用及其技术的日益成熟,用液压系统来控制电渣炉电极的升降已明显优于传统的机械传动。本文设计一套电液伺服系统,以阀控非对称液压缸作为动力机构,利用其高精度和快速响应能力,对电极升降系统进行控制,以满足重熔过程中参数要求。在研究了电液伺服系统及其动力机构的现状与发展情况后,本文采用了符合现场工况要求的阀控非对称液压缸伺服系统。区别于经典的阀控对称液压缸系统的建模方式,本文重新建立了阀控非对称缸的数学模型,并对系统的各个参数进行了详细的推导和求解。在建好模型的基础上,介绍了PID控制方法,利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了PID控制器,并对系统进行了仿真分析。通过分析结果找出了常规PID控制的局限性,最后提出了模糊自适应与PID复合控制的控制方案,设计了新的控制算法来改善阀控非对称液压缸系统的控制效果。模糊自适应控制根据操作者经验,将各种精确参量模糊化,通过与常规PID的有机组合可以实现很好的控制效果。通过Simulink软件仿真结果表明,模糊自适应控制与PID复合控制器应用于阀控非对称液压缸伺服系统中可以获得更好的稳定性和自适应性,从而提高了系统的控制效果,满足了实际应用的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电渣炉产生背景及特点
• 1.1.1 电渣炉产生背景
• 1.1.2 电渣重熔特点
• 1.2 电渣重熔发展历史及趋势
• 1.2.1 国际上电渣重熔技术的发展
• 1.2.2 我国电渣重熔技术的发展
• 1.3 课题的提出及内容
• 1.3.1 课题提出背景
• 1.3.2 本文要做的工作
• 第2章 电渣炉工作原理及工艺介绍
• 2.1 电渣重熔工作原理介绍
• 2.2 电渣炉炼钢工艺过程概述
• 2.3 电渣炉工艺介绍
• 2.3.1 电渣重熔工艺制定的原则
• 2.3.2 电渣重熔工艺分类
• 2.3.3 电渣炉工艺参数确定
• 2.3.4 目标参数与基本控制参数的关系
• 2.4 电渣重熔关键操作
• 2.4.1 起弧造渣
• 2.4.2 正常冶炼
• 2.4.3 填充
• 2.5 电渣炉机械设备介绍
• 2.5.1 立柱和横臂
• 2.5.2 电极升降机构
• 2.5.3 电极夹持器
• 2.5.4 结晶器和底水箱
• 第3章 电极升降液压系统设计及建模
• 3.1 系统设计
• 3.1.1 系统功能概括
• 3.1.2 液压系统任务参数
• 3.1.3 液压系统原理图设计
• 3.1.4 液压元件设计及选取
• 3.2 液压系统常用建模方法
• 3.2.1 解析法建模
• 3.2.2 状态空间法建模
• 3.2.3 功能键合图法建模
• 3.3 电极升降系统建模
• 3.3.1 液压伺服系统物理模型的建立
• 3.3.2 液压伺服系统数学模型的建立
• 第4章 电渣炉电极升降系统计算机仿真研究
• 4.1 系统仿真概述
• 4.1.1 仿真简介
• 4.1.2 MATLAB仿真软件简介
• 4.2 液压系统数学模型参数确定
• 4.2.1 液压油液的参数确定
• 4.2.2 伺服阀的参数确定
• 4.2.3 液压缸参数确定
• 4.2.4 伺服放大器参数确定
• 4.2.5 钢锭上升速度和电极熔化速度确定
• 4.2.6 渣阻环节参数确定
• 4.2.7 电流环节参数确定
• 4.2.8 电流互感器环节参数确定
• 4.2.9 电流反馈环节参数确定
• 4.3 液压系统动态特性分析
• 4.4 伺服系统闭环响应特性分析
• 第5章 电极升降阀控缸系统的控制策略
• 5.1 PID控制概述
• 5.1.1 PID控制及其调节规律
• 5.1.2 数字PID控制
• 5.1.3 数字PID控制算法的改进
• 5.2 基于PID控制的伺服系统闭环响应特性分析
• 5.3 模糊控制
• 5.3.1 模糊控制基本原理
• 5.3.2 模糊控制器的设计
• 5.4 基于模糊自适应PID控制的伺服系统闭环响应特性分析
• 5.4.1 模糊化设计
• 5.4.2 量程转换
• 5.4.3 模糊控制规则表
• 5.4.4 利用MATLAB/Simulink软件进行仿真
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢