動態滑模控制在ＥＡＦ電極調節系統中的應用

王建輝，車學哲，朱加升，顧樹生
（東北大學信息科學與工程學院和流程工業綜合自動化國家重點實驗室（東北大學），遼寧沈陽

摘　　　要：針對電弧爐電極調節系統的非線性、時變、模型不確定、大滯后等特點，結合高階滑模和動態滑模控制的設計思想為其設計了一種動態滑模控制器，即通過微分環節構成新的切換函數，將不連續項轉移到控制的一階中，得到本質連續的動態滑模控制律，并將其應用到電弧爐電極調節系統中。對系統的階躍響應和跟蹤特性分別進行了仿真，仿真結果表明，所設計的動態滑模控制器不僅能使系統具有良好的動態性能和較強的跟蹤特性，同時能有效地抑制系統的抖振，達到控制系統的動態品質要求。

關　鍵　詞：電弧爐；電極調節系統；動態滑模控制；非線性

１　引　言
電極調節系統是三相交流電弧爐自動控制系統的核心，具有多變量、非線性、強耦合等特性［１］。在電弧爐不同的冶煉階段，弧長的變化情況不同，因此，對控制系統的要求有所不同。在起弧和熔化階段，頻繁發生短路和斷弧現象，且系統擾動較大，嚴重時甚至發生斷電極事故，所以對系統的快速性要求較高；在氧化期，爐況相對平穩，對控制精度要求較高。因此，電弧爐煉鋼亟需解決的問題為，設計一種簡單而有效的電極升降控制方法，使電極調節系統在各個冶煉階段和電極升降過程中均具有較好的動態特性。滑模變結構控制是一種使系統結構隨工況變化的開關特性［２］，適用于對整個冶煉過程的控制，無論是熔化期的快速性要求還是氧化期精度要求，均可完成預期的控制任務，使系統均具有較好的動態性能，然而，滑模變結構控制在本質上的不連續開關特性將會引起系統的抖振。為了抑制抖振，本文將動態滑模控制應用到電弧爐電極調節系統中，以獲得較好的系統動態性能，有效地抑制抖振現象。

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