内容发布更新时间 : 2024/5/25 0:54:36星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

结晶器液位控制系统设计与实现

Abstract : A simple effective intelligent mould level control method is presented. It consistes of a nonlinear controller , for sliding valve and its hydraulic actuator based on model reduction and inner model control , a feed forward tundish weight controller and a mould level predictive fuzzy controller. Its accuracy and reliability for practical use in continuous casting process are demonstrated by satisfactory experimental and on- line control performances .

Key wor ds : mould level ; intelligent control ; cascade control ; fuzzy predictive control

Document code : A

摘要:提出了一种简单有效的结晶器液位智能控制控制方法,它包括一个基于模型降阶和内模控制的非线性滑动水口及其液压机构控制器、一个中间包重量前馈控制器和一个结晶器液位模糊预测控制器. 实验和现场使用表明,该方法能够准确可靠地应用于连铸过程控制之中. 关键词: 结晶器液位; 智能控制; 串级控制; 模糊预测控制 1 引言

结晶器液位控制是连铸过程控制的重要环节之一。它是通过液压伺服系统控制钢液从中间包流向结晶器的流量。结晶器中液位的波动不仅会影响铸坯质量，而且还可能导致浇铸过程中溢钢或漏钢事故。由于连铸过程对钢水质量要求高，连铸过程控制存在许多问题，如： 1）存在着可测的扰动和未建模动态； 2）具有时变性和非线性特性；3）过程本身和执行机构常有较大的滞后；4）用于过程测量的传感器也常常受到高频噪声的影响。由于这些原因，传统的建模和控制方法难以实现令

人满意的结晶器液位控制。最近，连续铸造过程中采用智能的控制方法，如预测控制和模糊控制。但没有一种控制方法可以得到令人满意的拉坯速度，也不能实现稳定的结晶器液位控制。根据我们以往的研究，本文将提出一种智能的液位控制方法。这种控制方法在中国九五项目的钢铁厂进行的两个试验和实时铸造工艺中得到令人满意的业绩报告。 2 梯级结晶器液位控制器设计

结晶器液位控制系统的结构如图1 。其中非线性控制器的C4目的在于弥补具有流动行为的非线性滑动阀的影响; 给料区控制器C3的目的是分散中间包液位波动的影响; C2它是基于模型降阶和内模控制，可用于滑动阀及其液压执行器;和控制器C1组成结晶器液位控制的预测模糊控制，防止滋干扰拉坯速度和未建模动态。 2.1

非线性的阀流量控制器

良好的非线性阀流量控制器应考虑的几点：阀的几何条件、流动动态和高温钢液所造成的侵蚀。

抖动通常用于在实际层面上的控制，以补偿这些非线性所带来的影响。但是，这可能加快阀的磨损，缩短其寿命。因此，根据阀的结构特点及

其行为，下面的非线性控制器专为它设计了一套解决办法

C4?Kng(xv) ， (1)

Amcccv2gh在增益阀流量系统中将Kn颠倒过来，即

Kn?

(2)

而g( xv)是用来补偿非线性几何阀门的，即将g( xv)反过来作用到函数 f（xv)以控制阀与阀之间的有效流通领域。通过基本的物理和几何知识就可以方便的获得函数f（xv），如

f(xv)??r?2rarcsin(22q?xv2r)r?2(q?xv)24 (3)

2.2 中间包重量的前馈控制器

这使测量中间包重量更加容易。众所周知它关系到结晶器液位控制的传递函数Gt(s) 。因此，下面的前馈控制器C3是用来消除其对结晶器液位控制的影响

?WC3Gm(s)?WGt(s)?0。 (4)

2.3 滑动阀位控制器

在开环系统中，高阶系统包括滑动阀及其液压伺服系统。因此，控制器的设计如下减少一个模式进程。众所周知内模控制（执监委）的战略是在使用的基础上减少模型，以获取以下自整定PID控制器C2：

Gc(s)?~F(s)Ginv(s)~~1?F(s)Ginv(s)G(s) (5)

通常结晶器液位真正振荡是发生在高频区的，因此，它阻碍控制器调整