三相电弧炉电极调节实验系统的设计

摘要

本课题的核心任务是构建一套基于数字伺服电机的电弧炉电极控制实验装置，为电弧炉电极控制的各种理论算法提供了一套比较完整的硬件平台，并在系统内置了硬件PID控制器，检验硬件的工作情况和控制器的工作效果。 论文共分三部分。第一部分引用课题组前人的研究成果，从理论角度分析了电弧炉电极调节系统的组成及作用。该部分主要介绍了外围电路的组成，并通过引入PID控制器及其仿真验证控制系统的工作稳定性。第二部分阐述了系统的建模方法，为控制器的设计提供数据上的依据。第三部分描述了PID控制器的具体搭建过程，并以前两部分作为基础，通过对实际系统的实验观察，完成电弧炉电机调节系统的设计。 课题在借鉴已有课题成果的基础上，引入了一些新的研究方法。首先是用数字伺服电机取代了课题组以前所用的近似二阶模型，使控制系统更具真实性，控制效果更具直观性。然后查阅相关论文，广泛收集并借鉴互连网中的最新应用电路，设计并搭建有效的控制回路。最后，在理论研究的基础上进行大量的实验验证，校正控制参数，完成控制系统设计。 本课题得到国家自然科学基金(50277032)和北京市教委科技发展基金项目资助。

目录

文摘

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第1章概述

1.1电弧炉发展现状概述

1.1.1电弧炉炼钢的背景

1.1.2电弧炉炼钢的发展概况

1.2电弧炉及电极调节系统

1.2.1三相交流电弧炉

1.2.2电弧炉电极调节系统简介

1.3本课题的研究背景和内容

第2章电弧炉电极调节实验系统的模型及仿真

2.1物理实验系统的模型

2.2基于伺服电机的控制系统模型及仿真

2.2.1伺服系统数学模型的参数测试

2.2.2电弧炉主电路的数学模型

2.2.3整流电路数学模型

2.3一些新型PID控制算法及仿真

2.3.1智能PID控制器

2.3.2单参数模糊自适应PID控制器

2.4仿真实验及结果分析

第3章电弧炉电极调节实验系统的硬件设计

3.1伺服系统

3.2电弧炉主电路

3.3整流滤波电路

3.4主控制器

3.5外围电路

第4章PID控制器设计及系统实验

4.1 PID控制器的工程设计方法

4.2典型系统

4.3控制器结构的选择

4.4 PID控制器参数的选定

4.5伺服系统的PID控制实验

4.6实验小结

第5章结论与期望

致谢

参考文献

附录

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果