预测控制在电弧炉中的应用

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1、万方数据分类号：TP2730单位代码：11232密级：◆f隶信息科技太争工学硕士学位论文预测控制在电弧炉中的应用学院：学科(专业)：学号：作者：指导教师：完成日期：自动化学院控制理论与控制工程2011020153高月召管萍副教授二0一四年一月六日万方数据学位论文版权使用授权书学位论文作者繇荡胃z刘戮獬：谨萍⋯一虢鼢乃艚撕虢霍详学位论文作一：静乃≯卵邻年f月flo日聊年／月／D日万方数据硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文题目为《预测控制在电弧炉中的应用》学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的

2、研究成果不包含任何他人创作的、己公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。作者签字：焉闫侈矽7夕年／月／D日万方数据摘要目前，电弧炉炼钢已经成为钢铁主要的生产方式之一，电弧炉炼钢是一个非常复杂的工业过程，工jIk三相电弧炉电极调节系统本身是一个高阶、非线性、三相强耦合、参数时变系统，我们的控制目标是寻找一种最优控制算法来实现对电极调节系统的有效控制。本文首先介绍了工业电弧炉的课题背景，预测控制方法的产生和研究现状，由三相电弧炉主电路模型推导三相电弧炉电极调节

3、系统的数学模型，以预测控制为研究方法，以电弧炉电极调节系统为研究对象，分析电弧炉实际的工作原理，获得电弧炉的数学模型，并对模型进行分析。以一般企业的电弧炉工作情况为背景，首先将模型预测控制应用于电弧炉电极调节系统，设计了三相电弧炉预测模型并通过在线滚动优化得到电弧炉电极调节系统最优的控制律。其次，利用动态矩阵控制，以电极调节系统的阶跃响应作为动态矩阵控制的模型参数，利用遗传算法对动态矩阵控制器的参数进行离线优化，并将优化后参数用于动态矩阵控制器。最后，采用了基于T-S模糊模型的广义预测控制实现了电弧炉电极调节系统的控制，建立了电极调节系统的T-S模糊模型，利用正交最小二

4、乘法对模糊规则的后件参数进行辨识，得到系统的局部线性化模型并应用广义预测控制进行控制。在MATLAB上对上述三种算法进行了仿真研究，并对仿真结果进行了分析，仿真结果表明三种算法都能够对电弧炉进行有效的控制，能提高系统的快速性，抑制系统的干扰以及不确定性的影响，尤其基于遗传算法的动态矩阵控制系统具有较好的控制性能。关键词：电弧炉：预测控制；遗传算法；T-S模糊模型；电极调节系统万方数据、ABSTRACTAtpresent，arcfurnacehasbeenoneofthemainmethodsofsteel-making，anditisacomplexindustrial

5、process．Theelectroderegulatorsystemisatypicalcomplexsystemwithhighorder，non-lineartime-varied，strongcDupling．Howtoachieveeffectivecontrolofelectroderegulatorsystemisourmainresearchpurposes．Thispaperdescribesthebackgroundofthesubject，thegenerationandthecurrentresearchofpredictivecontr01．T

6、hemathematicmodelisderivedbydecomposingthetlⅡ'ee-phasearcfurnaceelectro‘teregulatorsystemintothreesubsystemsandthecouplingoftheothertwo-phaseisregardedasdisturbance．Wegetthemathematicmodelthroughtheactualoperatingprincipleofarcfilrnaceandanalysisitbypredictivecontrolmethod．Firstly,themod

7、elpredictivecontrolisappliedtoelectroderegulatorsystemsofindustrialarc矗lmace．Thepredictivecontrolmodelisdesignedfortheindustrialthree-phasearcfurllaceelectroderegulatorsystemandtheoptimalcontrollawisalsoobtainedthroughonlinerollingoptimization．Secondly,thedynamicmatrixcon