电熔镁炉的故障补偿控制

作     者：魏圆 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张颖伟

授予年度：2011年

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：电熔镁炉 建模 故障补偿控制 

摘      要：电熔镁砂是一种广泛地应用于冶金行业、玻璃工业、水泥工业、家电加热器和温化学工业等诸多领域的耐火材料。电熔镁炉是当前电熔镁砂生产行业中应用最广泛的生产设备之一。为了保证电熔镁炉的正常运行,必须保证其安全性。如果在正常运行过程中出现了故障,故障不能够及时的调节或补偿,控制系统性能遭到严重的破坏,甚至彻底破坏闭环系统的稳定,导致严重的危害。考虑到系统的安全和可靠运行,出现的故障必须适当的补偿。无论是从理论还是实践上看,对控制系统的研究,故障补偿都是一个重要且具有挑战性的问题。 本文的主要研究内容： (1)分析了电熔镁炉的结构,在此基础上建立了电熔镁炉模型,以前建立的模型大都是研究电弧弧长的关系,由于电极弧长在实际的运行过程中,很难准确的检测,但是可以很容易的检测到电极两端的电压,所以可以把电弧的问题转化为电压的问题。建立电弧电压与电流之间的关系,在控制系统中引入电流构成闭环控制,使电流稳定在最佳值。这种模型还可以引入恒阻抗调节,恒阻抗调节可以补充恒电流调节的不足之处。这样建立的模型具有很大的实际应用价值。 (2)设计了系统故障诊断与检测装置,构造故障检测观测器来估计状态变量,基本思想是利用系统的模型和可测信息,设计观测器重建系统某一可测变量,然后用观测器的状态与真实系统的状态的差值构成残差,再对残差进行分析处理以诊断系统的故障。 (3)基于线性矩阵不等式技术的方法,研究了系统的状态反馈和输出反馈控制器设计,本文设计的基于输出向量的控制器与以往的相比能够快速改善系统的性能。如果没有故障,只需设计正常的控制器,如果检测系统出现故障,要进行故障补偿,需要设计故障补偿控制器,寻求提高系统的性能,保证系统的性能指标都处于稳定的状态,仿真结果进一步证明该方法的正确性。