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《长春工业大学》 2010年
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碳含量软测量技术及副枪液位检测系统的研究

谢世义  
【摘要】:副枪检测系统是AOD(氩氧脱碳)炉冶炼铁合金工艺中的重要子系统之一。AOD炉炼铁合金是一个极其复杂的工业过程,由于冶炼过程温度高,环境恶劣,期间难以准确地进行连续不断的测量温度和成分,因而无法采用常规过程控制的方法对其进行控制。副枪检测系统在铁合金冶炼过程中,就显得尤为重要了。因为在铁合金冶炼过程中需要对温度、碳含量和多种元素进行测量,并给予调节控制,所以,副枪系统的稳定性,准确性、高效性是保证前述顺利进行的必要条件;并且在此检测基础上对终点碳含量预报的准确实施提供了必要条件。 本文在查阅国内外大量文献的基础上,结合副枪的运动的特点,展开了以下研究工作: 1.系统组成单元的设计 副枪检测系统可以分为多个单元块,主要有升降单元、旋转单元、探头的自动装卸单元。本文根据各自的特点和要求,对每个单元的器件进行了匹配。 2.控制策略的研究 其中包括控制方式的选择、控制方案的确定以及控制算法的设计。副枪在检测时位置控制的精确度极为重要,停枪过早,探头没有达到预设位置造成检测失败;停枪过晚,探头插入钢水过深会造成烧枪。在整个检测过程中,温度很高、环境恶劣,要求在有限的时间内完成。根据这些特点,本文在控制方案的选择上采用了带前馈的位置,速度双闭环的控制方案。位置,速度环两个调节器采用PID控制算法实现,速度环是基于矢量控制而设计的。仿真结果表明在8s的调节时间内位置稳态误差为0,达到预设要求。 3.硬件软件的实现 副枪系统的硬件主要分:主电路和控制电路。主电路主要是变频器和电机的连接,控制电路主要是PLC和变频器的连接,软件部分主要在SIMATIC S7-300中实现。 4.碳含量软测量技术的研究 碳含量检测是检测过程中的重点。本文采用软测量技术,即结晶定碳法,并在此基础上,引入RBF神经网络技术通过对原始数据标准化预处理,采用聚类算法确定RBF网络中心,选用有加权遗忘因子的递推最小二乘法调整权值,建立了碳含量的预报模型,为实现终点控制提供了必要的支撑。仿真结果表明,该方法可以用于实际的冶炼过程。
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