探索电熔镁炉控制半实物仿真实验系统设计与开发

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1、东北大学硕士学位论文电熔镁炉控制半实物仿真实验系统设计与开发姓名：王富力申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：李小平20090601东北大学硕士学位论文摘要电熔镁炉控制半实物仿真实验系统设计与开发摘要电熔镁炉是当前生产电熔镁砂的主要设备，从生产原理上，电熔镁炉属于矿热炉，是电弧炉的一种，而从电气特性上，电熔镁炉又是一个具有较强非线性、时变性和强耦合性的被控对象。在其工作过程中，功率大、工作电流变化剧烈、能耗高，会对电网产生波形畸变、电压闪变、功率因数低以及造成三相电路不平衡等多种不利影响。为了提高产品质量，改进电熔镁炉的自动化控制技术，降低生产能耗及现场调试成本，减少现场调试风

2、险，在实验室中建立电熔镁炉控制半实物仿真实验系统具有重要意义。本文在“国家支撑计划”项目的支持下，以“985工程"流程工业综合自动化科技创新平台为依托，开展了电熔镁炉控制仿真实验系统设计与开发，为以后对电熔镁炉控制方法研究及电熔镁炉模型研究建立了实验平台。本文进行了如下工作：1．设计电熔镁炉控制半实物仿真实验系统架构，包括电熔镁炉虚拟对象、电熔镁炉PLC控制系统、上位机监控系统、触摸屏、操作台。2．设计和开发了电熔镁炉虚拟对象软件，电熔镁炉虚拟对象软件人机界面包括模型及算法库、参数设定等界面，建立了电熔镁炉动态模型，实现了动态模拟功能。3．设计和开发了基于规则推理方法电熔镁炉控制系统控制软件

3、，包括正常控制、异常控制、起炉控制、排气控制、打料控制等控制程序。开发了电熔镁炉上位机监控软件，包括实时监控画面、历史趋势画面等。4．在仿真实验系统上进行实验研究。包括电熔镁炉过程动态建模实验、软件系统实验、正常工况下控制回路干扰抑制性能实验。通过上述实验验证了实验系统的可行性，对象模型能定性反映电熔镁炉过程动态特性的能力及控制算法的有效性。关键词：电熔镁炉；半实物：规则推理：虚拟对象；仿真实验系统．．III．．东北大学硕士学位论文AbstractDesignandDevelopmentonHardware·—In—-LoopSimulationSystemoftheControlofEle

4、ctricalSmeltingFurnaceforMagnesiaAbstractElectricalsmeltingfurnaceformagnesiaisoneofthemainequipmentusedtoproduceelectricalsmeltingmagnesia．Electricalsmeltingfurnaceformagnesiawhichisoneofelectricarcfurnaceisbelongingtosubmergedarcfurnacebytheprocessintheproductionprocedure．Electricalsmeltingfurnac

5、eformagnesiaisacontrolledobjectwithstrongnonlinearity,timevariationandstrongcoupling，andisakindofviolentnonlinearchangeloadbyelectricalcharacteristics．Inthecourseoftheirwork，power,anddramaticchangesincurrenthighenergyconsumption，powergridwillhaveawaveformdistortion，voltageflicker；powerfactorcausedI

6、owingandthree．phasecircuitsandmanyotheradverseeffectsoftheimbalante．Inordertoimprovecontrollevelinautomationfortheelectricalsmeltingformagnesia,reducingdebuggingcostsandreducingtheriskoffieldtesting，wegotthegreatsignificanceofcreatingahardware--in—-loopsimulationsystemofelectricalsmeltingformagnesi

7、ainthelaboratory．Thispaper,replyingontheNortheasternUniversity‘‘985Project”ProcessIndustryIntegrationAutomationInnovationPlatformProject，isfocusondesignanddevelopmenthardware——in．100psimulationsystemofelect