时滞系统增益自适应内模PID控制

为解决典型工业过程中大时滞系统难于控制的问题,提出一种增益自适应内模PID(Proportional Integral Differential)控制方法.对时滞系统纯滞后环节一阶Pade逼近后,由内模整定得到PID控制器的参数整定值,再应用Adaline人工神经网络动态获取被控对象的增益,从而自动调节控制器的比例系数.由仿真结果可见,当增益自适应控制方法投入跟踪后,超调从投入前的23%减为投入后的9%,该控制方法能克服增益变化对系统控制性能的影响,显著改善控制品质.     

基于电弧炉电极调节系统死区方法的研究

电弧炉电极调节系统性能直接影响炼钢的生产效益,实现高效低能的重要手段是保证电弧长度的稳定.传统控制方法将电极调节系统看成三阶线性系统,但实际系统中存在死区非线性,且死区参数随时间的变化而变化,利用死区逆模型补偿控制器输出的方法不可行.针对电极调节系统存在死区这一问题,提出利用ELM对死区建模的方法,实现对系统的控制.     

电弧炉电极调节系统的建模和控制

电极调节是电弧炉炼钢中的关键环节,冶炼过程中要求电极调节系统能够保证电弧的稳定,以达到高效率和低能耗的目的.对电弧炉电极调节系统进行物理建模,转化为线性三阶系统.传统的PID控制最大缺点在于仅能对电弧炉目前的状况做出反应,调节往往滞后于电弧炉实际状况的变化.将直接广义预测算法应用于电弧炉电极调节系统,当模型失配时,广义预测算法可以快速更新预测模型,计算出新的最优控制量.     

电弧风洞流量调节系统自动控制方法设计与验证

针对电弧风洞流量调节系统受高温、高压影响大,参数变化范围宽,允许调节时间短,目前缺乏有效自动控制技术的问题,通过物理过程分析,建立和简化系统控制模型;提出分阶段采用开环与闭环组合,迭代与鲁棒PI(比例积分)组合的控制方法。在CAR DC20 MW电弧风洞上开展的验证试验显示系统在0.3~3.5 kg/s的流量范围内,调试时间小于6 s,调节精度高于0.8%,且具有较强的鲁棒性,平稳性、精准性、重复性,优于人工调节。     

电弧炉电极调节系统的自校正控制

以电弧炉电极调节系统为研究对象,提出了采用参数辨识的方法对受控模糊实时估计算法,进而采用极点配置自适应控制算法,对传统的PID电弧炉电极调节系统加以改进。仿真结果表明,自适应控制系统无论在系统的动态性能,还是在对弧长扰动的抑制能力方面,均优于PID控制,为开发新一代电弧炉自适应调节系统提供了理论依据。     

电弧炉电极调节系统的自适应控制

研究了电弧炉电极调节系统的自适应控制问题。首先得出了电极调节系统的模型,然后将系统非线性的传递算子用线性的传递函数序列等效表示,在此基础上得到了模型参考自适应控制的方案。仿真结果表明,自适应控制比ＰＩＤ控制有更好的动态性能,对弧长扰动的抑制能力大大增强。     

自适应鲁棒控制系统研究

本文提出了一种自适应鲁棒控制方法,该方法在一般鲁棒控制系统结构的基础上,将鲁棒控制器中的部分增益矩阵改为在线调整的自适应增益,使得自适应机构在系统出现大误差时作用、小误差时切除,并在保留了常规鲁棒控制系统的优良品质之前提下,进一步改善了这类系统的动态品质、提高了鲁棒性.文中给出了相应的定理,分析了各变量的有界性,并进行了实时仿真.     

具有前馈环节的电弧炉电极升降自适应控制器

针对炼钢电弧炉电极调节系统的参数时变及三相间相互影响等特点，设计出一种简单且有效的电极调节控制方案。该控制方案通过引入前馈控制环节来减小三相电极间的相互影响，并在线通过累计实际输入炉内的能量值来间接地估算电弧放大系数，从而校正控制器参数。     

基于无穷范数的视觉伺服自适应控制方法

针对基于视觉的机器人伺服过程中, 控制系统的精度和稳定性容易受到环境噪声、 设备性能等因素影响, 导致收敛指标不理想的问题, 提出一种基于无穷范数优化任务序列( INOTS: Infinite Norm Optimization Task Sequence)的自适应增益算法, 通过将实时全局任务细化为不同子任务, 根据不同时刻子任务的特点自动配置增益。 仿真结果表明, 相比于固定增益及传统自适应增益调节算法, 该增益算法可有效提高系统响应速度,增强控制系统的抗干扰能力, 提高系统稳定性。     

炼钢电弧炉微机双闭环控制系统

本文论述以微计算机为基础的双闭环控制系统对炼钢电弧炉的控制。系统以电弧电阻为控制变量，采用ＰＤ调节获得电极的位移量，通过Ｄ／Ａ转换，放大，驱动直流电机带动电极运动。     

基于物联网云平台的矿热炉电极运行监控系统设计

为了远程监控矿热炉三相电极的电压、电流、移动距离等冶炼参数,对电极运行数据进行深入分析,及时对设备故障进行报警,满足安全生产、节能降耗的需要,设计实现了一种基于物联网云平台(WISE-PaaS云平台)的矿热炉电极运行监控系统。首先在现场底层使用ADAM 5510M作为控制器,结合ADAM系列模块、罗氏线圈、磁阻传感器、编码器等设备,实现对矿热炉电极运行数据的采集,并在网际组态软件WebAccess上建立工程节点和设定MQTT协议,将采集数据上传至云端。通过WISE-PaaS云平台中的Dashboard、SaaS Composer、APM、AFS等功能,整合矿热炉电极运行数据,采用云计算技术,开发了电极运行实时监控、电极状态报警、电极具体参数显示、移动终端人机交互、能耗预测、电极位置预测等一系列功能。实验结果表明,设计的监控系统实现了对矿热炉电极运行状态的实时监测和故障报警,为预测性维护和诊断提供数据支撑,具有较好的实际应用潜力。     

电极因素对TIG弧的物理特性及焊接工艺性的影响

电极因素（材料、直径及端部形状）是ＴＩＧ焊的一个重要工艺因素，对电弧的导电特征，电磁压缩效果及等离子流的形态具有决定性的作用。采用不同的电极因素，电弧形态、电弧电压以及电弧能量场和压力场的分布表现出明显的差异，因而电极因素对于ＴＩＧ弧的焊接工艺性（如电弧的稳定性、焊缝的形状特征、对工件的净化作用、交流弧的直流分量以及电极的损耗量等）具有重要的影响。本文采用多种测试手段，在不同电极因素条件下，对ＴＩＧ弧的物理特性及焊接工艺性进行了系统的试验研究，对各种电极因素的影响规律进行了探讨，并作了初步评定。此外，还对电极因素与其它工艺参数的合理匹配提出了建议。     

基于矿热炉外磁场信号的三相电极位置检测系统设计

针对矿热炉三相电极位置精确测量、节能降耗和安全生产的需求,设计一种基于矿热炉外磁场信号的三相电极位置检测系统。首先根据矿热炉的实际构造,结合COMSOL Multiphysics软件,建立矿热炉仿真模型,并对矿热炉磁场进行分析,选取外磁场信号采样点。在选取的采样点,采集具有不同电极位置的矿热炉模型的外磁场信号,建立矿热炉外磁场信号样本集。根据该样本集,应用偏最小二乘(partial least squares,PLS)回归分析、径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)和粒子群优化RBFNN(particle swarm optimized RBFNN,PSO-RBFNN)分别建立矿热炉三相电极位置检测模型,并结合MATLAB GUI建立基于矿热炉外磁场信号的三相电极位置检测系统。实验结果表明,检测系统的三种模型都可以实现对电极位置的检测,其中PSO-RBFNN模型的效果最优,三相电极位置检测准确率达到94.98%(训练集),90.21%(测试集),均方根误差为0.053 5(训练集)、0.131 1(测试集)。提出的检测系统能够较精确地测量三相电极在矿热炉内的位置,实现非接触式检测,具有较好的实用价值和应用前景。     

双电极钛钙型碳钢焊条焊芯间距对焊接工艺及电弧形态的影响

采用平板堆焊的方法及高速摄像系统,研究了双电极钛钙型碳钢焊条的焊芯间距对焊接工艺和电弧形态的影响。结果表明,双电极钛钙型碳钢焊条的焊芯间距是影响电弧电压的最重要因素。在焊接过程中,调节双电极焊条与工件间距对电弧电压的影响很小;随着焊芯间距的增大,电弧电压升高,焊条套筒形状由两边尖、中间凹逐渐变为两边凹、中间凸的形状,焊接电弧由小而集中变为大而分散。对于药皮质量系数为45.6%、直径为4mm的双电极钛钙型碳钢焊条(双焊芯),在电流为200A的条件下,当焊芯间距为1.2～1.7mm时焊缝成形较好。     

双丝脉冲MAG焊的焊接稳定性

针对双丝焊中焊接稳定性差的问题,搭建了双丝脉冲熔化极活性气体保护电弧焊（MAG焊）焊接系统,利用LabVIEW信号采集系统和高速摄像系统采集焊接过程中焊接电流和电弧电压波形,并同步拍摄电弧形态和熔滴过渡过程．选取后丝一个周期内电流峰值为表征参量对其进行方差分析,研究前后丝沿焊接方向间距对焊接过程稳定性的影响;利用离散傅里叶变换的方法对电信号进行功率谱分析,研究后丝预设峰值电压对焊接过程稳定性的影响．结果表明：双丝间距对稳定性的影响主要是由于两电弧间电磁力的作用,间距控制在12mm以内或30mm以外时,焊接过程稳定性较好,在20mm左右易发生断弧;后丝电源峰值电压预设为32．5v时焊接过程稳定性较好,偏小易发生短路,偏大有断弧现象发生．     

水下焊接参数相关性分析及其电弧稳定性研究

摘要： 在高压舱内进行了不同水深的水下湿法药芯焊丝焊接（FCAW）试验,以电弧电压差异系数的倒数作为衡量电弧稳定性的指标,分析了不同水深条件下电弧电压与焊接电流之间的相关性对电弧稳定性的影响,并从送丝 熔化系统的角度探讨了电压与电流的相关性对电弧稳定性的影响规律;利用二次函数拟合电弧稳定性指标与电弧电压之间的关系,得到最佳的电压与电流关系.结果表明：最佳的水下湿法FCAW的电压与电流关系曲线呈上升的变化特性,随着水深增加,FCAW需要更高的电弧电压;水下湿法FCAW的电弧稳定性取决于电压与电流的相关性,而并非简单地随着水深的增加而下降;水深对电弧稳定性的影响主要表现在电压与电流相关性的不同;随着水深增加,相同焊接电流所需的电弧电压相应地增大.     

36V低压碳钢焊条的研制

试验研究了镁、钾及Ｅ４３０３型焊条主要配方成分对交流电弧稳定性的影响，在此基础上通过正文试验和药皮成分的综合调配，研制成功了在３６Ｖ（低空载电压下引弧及再引弧容易的焊条，该焊条交流稳弧性好，各项工艺性能良好，熔敷金属化学成分和机械性能满足国标要求的，同时具有熔敷效率高、耗电小和安全系数高的特点。     

小功率GTAW电弧稳定性研究

本文提出了测试和评定小功率GTAW电弧稳定性新方法。在此方法中,采用X—Y函数仪监测电弧电压的动态波形,根据动态波形对电弧稳定性进行比较和评定。本文以此方法为依据,就电弧电流、电流脉冲频率、电极几何尺寸、保护气体等对电弧稳定性的影响进行了试验,提出了延长电极工作寿命和提高电弧稳定性的技术措施。本文研究成果已用于工业生产,提高了超薄不锈钢制品焊缝合格率及生产率。     

滑动弧放电等离子体激励的值班火焰头部放电特性实验

滑动弧放电等离子体在拓宽燃烧室点熄火边界、缩短点火延迟时间、提高燃烧效率等方面具有显著优势。在已有燃油裂解头部的基础上,优化滑动弧放电位置,创新地研制了基于滑动弧放电等离子体激励的燃烧室值班火焰头部,并对其放电特性开展了实验研究,着重分析了不同空气流量和输入电压对电弧动态特性、滑动模式、平均击穿电压、平均功率、平均旋转角速度的影响。结果表明：提出的方案能在文氏管与燃油喷嘴之间形成稳定的旋转滑动弧放电区域,同时存在两种不同的放电模式,即steady arc gliding (A-G) 模式和breakdown gliding (B-G) 模式,受空气流量和输入电压的显著影响,当空气流量小于200 L/min时,在140~240 V的输入电压下,主要以A-G模式放电,随着空气流量的增加向B-G模式发展,而随着输入电压的增加,A-G模式占比逐渐增大;放电平均击穿电压、旋转角速度随着输入电压的增加或空气流量的减小而减小,但平均功率随输入电压的增大而增大。