基于专家内模的氩氧精炼低碳铬铁的碳含量终点控制系统

为了实现低碳铬铁冶炼时间的必要缩短,分别建立氩氧精炼低碳铬铁过程中碳含量降低速率与温度变化速率与氧气供给速度之间的机理模型方程,且根据不同碳含量阶段的供氧速率构造专家控制系统,实现内模控制器滤波器时间常数的自调节,建立了基于专家内模的氩氧精炼低碳铬铁的碳含量终点控制系统。仿真结果表明:该系统能够在实现内模控制稳态无误差的基础上,进一步提高系统的动态响应,有效缩短了整个氩氧精炼铬铁合金的冶炼时间。在内模控制的基础上结合使用专家控制的方法对解决输出和扰动均不可测一类工业对象的控制问题具有一定借鉴作用。     

基于多变量推理控制的氩氧精炼铬铁合金终点控制方法

为提升冶炼精度和效率,减少资源浪费.建立了氧气和氩气两种气体的供给速率与碳含量变化情况,以及二者供给速率与钢液温度变化的机理模型.构建了以终点碳含量与温度为输出,氧气和氩气供给速率为输入的多变量推理控制框架,设计了有效的V型多变量推理控制器.结合实际生产过程中的最大气体供给速率,用以限制系统的控制量输入,建立了基于多变量推理控制的氩氧精炼低碳铬铁合金终点控制系统.仿真结果表明:该系统能够消除外界不可测扰动对系统的影响,做出准确的冶炼精度控制,且将钢液温度控制在炉内最大承受温度以下,有利于延长炉役,避免出现喷溅现象产生,实现终点控制.     

基于条件技术的三自由度内模控制抗饱和设计

在研究二自由度内模控制具有抗饱和功能的基础上,提出了三自由度内模控制抗饱和框架.详细阐述了3个控制器的设计步骤,并分析了系统的渐近稳定性.Q1(s)和Q2(s)采用传统的内模控制原理设计,Q3(s)采用条件作用技术设计.通过Popov稳定性判据证明了系统的渐近稳定性.经仿真表明,三自由度内模控制抗饱和结构具有抗饱和、参考跟踪和抗干扰的功能.     

模糊控制在AOD炉冶炼铬铁合金喷溅系统中的应用

根据分层多规则库的模糊控制策略,利用不同温差区间分别对氧枪枪位高度、氧气流量、氮气流量以及加入辅料的重量进行控制,使其在正常冶炼范围内,从而实现AOD炉冶炼铬铁合金时抑制喷溅的自动控制。     

执行器速率饱和下的系统归一化及控制性能定量评估

为解决控制器设计中是否需要对执行器速率饱和影响进行补偿的问题，针对速率饱和现象对控制性能的影响进行了定量分析.基于频域时间尺度变换特性，提出了一阶惯性时延被控对象所在闭环系统在执行器速率饱和下的参数归一化方法，将可变参数由4个简化为1个.采用近似最大灵敏度约束积分增益优化(AMIGO)和Skogestad内模控制(SIMC) 2种比例-积分-微分(PID)整定方法来设计控制器参数.经过仿真和逆归一化处理，得到了在恒定系统超调下执行器临界速率饱和值与系统参数之间的数学模型.分析结果表明：AMIGO-PID和SIMC-PI控制器对应的数学模型的平均精度分别为13.89%和2.17%;在相同系统最大超调下，相较于AMIGO-PID控制器，SMIC-PI控制器对执行器的动作速率要求更低，说明SIMC-PI控制器对于执行器的速率饱和影响具有一定的缓和作用；当实际执行器速率饱和值小于模型估计值时，应对速率饱和的影响进行补偿，反之可忽略其影响以节约设计成本.     

超低炭钢种的真空氧氩炉外精炼

用旧有罐式真空脱气设备改造成的真空氧氩炉外精炼工业性试验装置,试炼了超低炭不锈钢、微炭电工纯铁和镍(钴)合金。通过试验证明: 1.在氩气来源不足和生产钢种较多的特殊钢厂中,采用既能真空吹氧脱炭又能真空吹氩去气的真空氧氩炉外精炼设备是合理的; 2.设备构成中采用水冷拉瓦尔喷枪吹氧,氧浓差电池控制吹炼终点,真空加料装置进行脱氧、造渣和调整成分,以及采用自动对中心的桶盖对保证精炼过程的顺利进行起了重要的作用; 3.结合实际制定的精炼工艺可以保证有效地脱炭、去气,达到较高的铬回收率和得到优良的产品质量; 4.此种精炼方法可以大幅度地降低成本、降低电耗和提高电炉的生产率; 5.所得技术资料可以作为设计新的生产性设备的依据。     

AOD在线脱碳模型的研究与实践

根据氩氧脱碳原理建立动力学脱碳模型,不断计算脱碳速率和实时所需的氧气量,从而实现气体的连续配比控制。通过结构化编程语言实现脱碳模型,不论是冶炼时间,耗气量和还原合金都得到了节省,脱碳效率CRE得到了提高。     

基于多传感器信息融合AOD炉喷溅预报

针对氩氧精炼冶炼过程中产生的喷溅现象,检测喷溅过程中炉体中的震动、音频、火焰图像等信息并进行融合。研究基于分步式滤波的多传感器系统数据融合算法,给出了理论推导过程。采用Kalman滤波融合算法实现了喷溅等级计量及预报。     

CO2在转炉冶炼中低碳铬铁过程中的探索性应用

探索了一种采用转炉由高碳铬铁“一步法”冶炼中低碳铬铁的新工艺。该工艺与氩氧混吹脱碳法( Argon Oxygen De-carburization,AOD)类似,不同之处在于用CO2代替氩气作为搅拌气体吹入熔池。实验结果表明：采用CO2对高、中碳铬铁脱碳是可行的;在高碳铬铁冶炼中碳铬铁初始阶段大量喷吹CO2能取得更好的脱碳效果,而在冶炼后期,高比例的O2适量添加CO2则更有利于脱碳,在当前实验条件下,较佳的脱碳气氛为25%CO2+75%O2(体积分数);CO2的引入对提高铬的回收率有积极作用,同时CO2含量越高,保铬效果越好。实验同时发现,CO2对高碳铬铁脱硫有积极作用。     

EBT-LF-VD-CC工艺冶炼GCr15轴承钢氧含量的控制

通过铁水预处理-EBT-吹氩-LF精炼-VD真空处理-连铸工艺生产轴承钢GCr15的实践,得出冶炼终点钢水碳含量为0.50~0.70%时,钢水氧含量在50×10-6~120×10-6之间,经出钢时脱氧、吹氩、LF精炼及VD真空处理后,中间包钢水中的全氧含量为(10～12)×10-6,铸坯中全氧<11×10-6。分析表明,加强熔池搅拌,使钢渣充分反应,控制终点碳含量和成品铝含量,采用高碱度渣精炼,VD真空处理,可使轴承钢中全氧进一步降低。     

多变量时滞过程的解耦内模控制及应用

针对工业过程中常见的多变量时滞输入输出系统,基于内模控制结构提出了一种解析解耦内模控制器矩阵的设计方法,该方法设计的内模控制器同时具有解耦器和控制器的作用。其优点是能够实现标称系统输出响应之间的近似或完全解耦,且用遗传算法对于解析模型进行降阶或近似处理,从而简化了推导解耦控制器矩阵的运算量;并可以通过调整内模控制器的滤波器时间常数来补偿被控过程的模型不确定性所导致的控制品质下降。用该方法对国产200MW火电机组带汽—汽换换热器的多变量强耦合再热汽温控制系统进行了控制系统的设计和仿真研究,仿真结果证明了该方法的有效性。并且在过程模型和过程失配时显示了较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

利用RBF神经网络实现聚合反应的内模控制

文中研究基于径向基(RBF)神经网络算法的内模控制策略在苯乙烯本体聚合反应相对分子质量分布控制领域的应用。利用神经网络对非线性系统的逼近能力，把内模控制推广到聚合反应过程质量指标控制这一非线性系统中。针对建模过程中存在的稳态误差，在训练数据中增加了部分静态数据，有效的提高了模型的验证精度，大大改善了由神经网络构成的内模控制器的控制精度，消除了系统余差。仿真结果证明，基于神经网络算法的内模控制策略达到了较好的控制质量。     

移动机器人PID运动控制器参数的模糊自整定

通过对移动机器人运动学模型进行分析 ,以基于视觉的双轮机器人为实验平台 ,论证了参数模糊自整定的PID控制技术应用于移动机器人运动控制中的可行性 .该方案根据控制要求 ,运用模糊推理技术 ,模仿人工整定控制器参数时的思维方式 ,对控制器参数进行调整 .不仅保证了准确性 ,提高了快速性 ,还增强了自适应能力 .实验证明此方法对移动机器人的运动控制是有效的 .     

具有输入饱和约束的永磁同步电机伺服 系统鲁棒有限时间控制

针对存在模型参数非线性不确定性因素和输入饱和约束的永磁同步电机伺服系统控制问题,提出一种具有抗输入饱和约束的鲁棒有限时间控制方法。为了处理输入饱和约束问题,通过定义饱和非线性函数将系统模型转化为带输入饱和约束的状态空间方程形式;将模型参数非线性不确定性因素扩张为一个新的状态变量,进而通过设计干扰观测器实现对不确定性因素的在线估计和前馈补偿,以提高系统的鲁棒性能;在模型参数不确定性因素前馈补偿的基础上设计永磁同步电机伺服系统鲁棒有限时间控制器,保证系统跟踪误差的有限时间收敛。仿真对比结果验证了所设计控制方法的有效性。     

船舶航向非线性输出反馈控制

为解决船舶航向控制系统的模型不确定性、高度非线性以及状态变量与控制输入的约束问题,提出一种基于滑模控制的反馈控制算法.利用递归迭代设计法,将非线性滑动模态建立到扩展状态空间,并结合增量反馈控制,无须对不确定项进行估计.在系统输入增益符号已知条件下可自动寻找使系统稳定的控制量,避免变结构控制的抖振以及输出反馈控制的稳态误差及超调,并保证闭环系统的高阶状态变量严格有界.应用船舶非线性水动力模型进行航向控制仿真.结果表明,控制器对系统参数摄动及外界干扰不敏感,具有强鲁棒性.     

质子交换膜燃料电池最优过氧比多内模控制

基于多模型的内模控制及前馈控制研究了质子交换膜燃料电池的最优过氧比控制策略.在该策略中,通过选择不同典型工况点进行模型线性化以获取系统内模;结合隶属函数和前馈设计方法实现了最优过氧比的多内模控制策略.仿真结果表明,该控制策略比常规单内模控制器以及PID控制在大范围内具有更好的控制品质.     

一种基于规则推理的电熔镁炉智能控制系统

传统的电熔镁炉熔炼过程人工控制方法存在生产过程中能源消耗大、产品品位低、工人劳动强度高等不足.针对上述情况,提出了利用工业现场人工操作经验总结出的控制规则与相关控制理论相结合对电熔镁炉熔炼过程进行自动控制的方法,并使用该方法设计了一种基于规则推理的电熔镁炉智能控制系统,包括电流预设定模型、电流偏差阈值自学习模型和电流平衡调节补偿模型等协调控制电动机.该系统成功应用于国内某电熔镁砂厂,取得了良好的应用效果.     

考虑执行器饱和补偿的移动机器人自适应积分滑模控制

针对存在执行器输入饱和约束、模型参数不确定性以及外部扰动等因素影响下的移动机器人跟踪控制问题,提出一种考虑执行器饱和补偿的移动机器人自适应积分滑模控制方法。利用双曲正切函数对执行器输入饱和约束作近似处理,并将系统动力学模型表示为仿射系统形式。将执行器输入饱和约束的近似处理误差、模型参数不确定性以及系统外部扰动扩张为一个新的状态,进而设计扩张状态观测器对系统总和扰动进行估计,在此基础上设计系统自适应积分滑模控制器,从而改善普通滑模控制中抖振突出的问题,保证系统的跟踪控制性能。对所提控制方法进行了仿真验证,结果表明,所提控制方法在执行器输入饱和约束、模型参数不确定性以及外部扰动等因素影响下能够保证跟踪误差快速稳定收敛。     

一种改进的广义预测控制方法

为了改善建筑结构控制效果,在模型不精确的前提下达到振动控制的目的.采用实际测量和预测相互结合的广义预测控制算法,通过引入相对稳定性矩阵和可调增益参数的办法来改进原控制算法,提高在地震作用时主动控制系统的稳定性.数值仿真表明:单纯附加相对稳定性矩阵来设计控制器虽然可以提高控制系统的稳定性,但控制效果不能保证,只有引入可调增益参数方可保证振动控制的效果;可调增益参数应该根据实际控制的效果进行调整,而相对稳定性矩阵可根据原系统矩阵来选取,最好取对角矩阵;其对角元素选取以改善原控制系统的极点分布为目的.