CN109752956A - 电渣重熔炉自适应优化跟踪控制系统 - Google Patents

Abstract

电渣重熔炉自适应优化跟踪控制系统，涉及控制系统，所述系统为一种具有扰动信号观测功能的电渣重熔炉电极位置自适应优化跟踪控制系统，包括自适应控制器、扰动观测器、误差约束单元和位置检测单元，通过微米级高精度位移传感器检测和计算出电渣重熔过程中的电极位置，构成闭环回路，然后设计自适应控制器以及参数自适应更新规则，达到精确控制电极浸入渣池的位置深度，从而控制电极熔化率；通过设计外部扰动信号观测器，对各类不可测或者难以准确测量的外部扰动信号进行估计；本发明有效地提高了系统的跟踪控制精度，并且控制系统稳定，控制效果好，有助于提高电渣重熔炉的熔化率，改善金属产品品质，节能降耗，提升企业生产效率和经济效益。

Description

电渣重熔炉自适应优化跟踪控制系统

技术领域

本发明涉及一种控制系统，特别是涉及一种电渣重熔炉自适应优化跟踪控制系统。

背景技术

电渣重熔炉是生产高品质金属材料的大型设备。近年来，国内外的冶金企业在电渣重熔设备上采用了大量的新技术，带来了巨大的经济效益。设备改进方面，将电磁搅拌技术和旋转电极方法等应用在电渣重熔技术中；控制方法方面，把基于人工鱼群或粒子群优化的神经网络或模糊系统等方法应用到电渣重熔控制系统中。但电渣重熔过程具有多变量耦合及时变非线性特质，其控制系统的精度高低直接决定了冶金产品的品质，因此研究能有效改善产品性能的电渣重熔炉电极位置自适应优化跟踪控制系统很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电渣重熔炉自适应优化跟踪控制系统，该系统通过设计一个扰动观测器，对外部能够影响系统跟踪精度的扰动信号进行实时估计，以达到消除扰动影响的目的；通过设计自适应控制器并结合引入一个约束环节来限制跟踪误差的最大范围，进一步有效地提高了系统的跟踪控制精度，并且控制系统稳定，控制效果好，有助于提高电渣重熔炉的熔化率，改善金属产品品质，节能降耗，提升企业生产效率和经济效益。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

电渣重熔炉自适应优化跟踪控制系统，所述系统为一种具有扰动信号观测功能的电渣重熔炉电极位置自适应优化跟踪控制系统，包括自适应控制器、扰动观测器、误差约束单元和位置检测单元，通过微米级高精度位移传感器检测和计算出电渣重熔过程中的电极位置，构成闭环回路，然后设计自适应控制器以及参数自适应更新规则，达到精确控制电极浸入渣池的位置深度，从而控制电极熔化率；通过设计外部扰动信号观测器，对各类不可测或者难以准确测量的外部扰动信号进行估计，再利用反馈闭环回路消除扰动影响；在控制系统中引入一个误差约束单元，进而实现使跟踪误差被限制在极小范围内；

具体设计步骤如下：

（1）设计约束函数，设置约束范围，把原系统模型转换成等效的误差系统；

（2）设计扰动观测器，估计扰动信号；

（3）设计自适应控制器，实时检测并计算电极位置，构成闭环回路，得到系统输入控制量和参数自适应更新规则，进而控制电渣重熔炉电极进入渣池位置。

本发明的优点与效果是：

本发明通过实验验证既可以有效解决电极棒熔化过程中阻值变化和机械惯性等扰动对电渣重熔过程电极控制精度的影响，又通过限制误差范围而得到精确的电极位置自适应跟踪控制，可以持续稳定地获得较好的金属熔滴，保证了重熔钢锭产品中心凝固质量等特性，从而获得高品质的重熔金属材料。

附图说明

图1为本发明电渣重熔炉自适应优化跟踪控制系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

本发明可以对外部扰动进行估计以及约束电极跟踪误差范围以达到精确控制电渣重熔炉电极位置的自适应优化跟踪控制系统。该系统由自适应控制器，扰动观测器，误差约束单元和位置检测单元组成，通过检测电渣重熔过程中的电极位置构成闭合回路，设计自适应控制器以控制电极浸入渣池的位置深度，从而控制电极熔化率。本发明具有扰动信号观测功能的电渣重熔炉电极位置自适应优化跟踪控制系统，通过设计外部扰动信号观测器，可以对各类不可测或者难以准确测量的外部扰动信号进行估计，再利用反馈闭环回路消除扰动影响。本发明具有跟踪误差约束功能的电渣重熔炉电极位置自适应优化跟踪控制系统，在控制系统中引入一个误差约束单元，进而实现使跟踪误差被限制在极小范围内。

本发明通过实验验证既可以有效解决电极棒熔化过程中阻值变化和机械惯性等扰动对电渣重熔过程电极控制精度的影响，又通过限制误差范围而得到精确的电极位置自适应跟踪控制，可以持续稳定地获得较好的金属熔滴，保证了重熔钢锭产品中心凝固质量等特性，从而获得高品质的重熔金属材料。

本发明包括自适应控制器、扰动观测器、误差约束单元和位置检测单元，通过微米级高精度位移传感器检测和计算出电渣重熔过程中的电极位置，构成闭环回路，然后设计自适应控制器以及参数自适应更新规则，达到精确控制电极浸入渣池的位置深度，从而控制电极熔化率。本发明具有扰动信号观测功能的电渣重熔炉电极位置自适应优化跟踪控制系统，通过设计外部扰动信号观测器，可以对各类不可测或者难以准确测量的外部扰动信号进行估计，再利用反馈闭环回路消除扰动影响。本发明具有跟踪误差约束功能的电渣重熔炉电极位置自适应优化跟踪控制系统，在控制系统中引入一个误差约束单元，进而实现使跟踪误差被限制在极小范围内。

如图1所示，电渣重熔炉电极位置自适应优化跟踪控制系统由自适应控制器、扰动观测器、误差约束单元和位置检测单元组成。

具体步骤：

（1）设计约束函数，设置约束范围，把原系统模型转换成等效的误差系统；

（2）设计扰动观测器，估计扰动信号；

（3）设计自适应控制器，实时检测并计算电极位置，构成闭环回路，得到系统输入控制量和参数自适应更新规则，进而控制电渣重熔炉电极进入渣池位置。

Claims (1)

1.电渣重熔炉自适应优化跟踪控制系统，其特征在于，所述系统为一种具有扰动信号观测功能的电渣重熔炉电极位置自适应优化跟踪控制系统，包括自适应控制器、扰动观测器、误差约束单元和位置检测单元，通过微米级高精度位移传感器检测和计算出电渣重熔过程中的电极位置，构成闭环回路，然后设计自适应控制器以及参数自适应更新规则，达到精确控制电极浸入渣池的位置深度，从而控制电极熔化率；通过设计外部扰动信号观测器，对各类不可测或者难以准确测量的外部扰动信号进行估计，再利用反馈闭环回路消除扰动影响；在控制系统中引入一个误差约束单元，进而实现使跟踪误差被限制在极小范围内；

具体设计步骤如下：

（1）设计约束函数，设置约束范围，把原系统模型转换成等效的误差系统；

（2）设计扰动观测器，估计扰动信号；

（3）设计自适应控制器，实时检测并计算电极位置，构成闭环回路，得到系统输入控制量和参数自适应更新规则，进而控制电渣重熔炉电极进入渣池位置。