《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電弧爐電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)GFLC算法的研究
2021年電子技術(shù)應(yīng)用第1期
李 強(qiáng)，衛(wèi) 敏，李 剛，王 星
西安理工大學(xué) 自動(dòng)化與信息工程學(xué)院，陜西 西安710048
摘要： 電弧爐電極調(diào)節(jié)器是一種復(fù)雜的非線性模型，控制不好會(huì)消耗大量的電能和時(shí)間。為了更加準(zhǔn)確快速地控制電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)，提出了一種遺傳模糊邏輯控制器(GFLC)算法，采用一種新型的編碼方式來調(diào)整隸屬函數(shù)及邏輯規(guī)則，從而克服了非線性系統(tǒng)不好控的太多問題，減少了復(fù)雜系統(tǒng)之間引起的誤差影響。通過訓(xùn)練和驗(yàn)證，遺傳模糊邏輯控制器能夠?qū)崟r(shí)調(diào)節(jié)控制參數(shù)，與傳統(tǒng)PID控制方法比較，GFLC控制電極調(diào)節(jié)更加快速準(zhǔn)確。
中圖分類號(hào)： TN919.8
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191338
中文引用格式： 李強(qiáng)，衛(wèi)敏，李剛，等. 電弧爐電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)GFLC算法的研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2021，47(1)：73-77.
英文引用格式： Li Qiang，Wei Min，Li Gang，et al. Control design of electric arc furnace electrode regulation system[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(1)：73-77.
Control design of electric arc furnace electrode regulation system
Li Qiang，Wei Min，Li Gang，Wang Xing
School of Automation and Information Engineering，Xi′an University of Technology，Xi′an 710048，China
Abstract： As a complex non-linear model, if the arc furnace electrode regulator is not well controlled, it will consume a lot of power and time. In order to control the electrode adjustment system more accurately and quickly, a genetic fuzzy logic controller(GFLC) algorithm is proposed. A new coding method is adopted to adjust the membership functions and logic rules, which overcomes many problems of uncontrollable nonlinear systems and reduces the influence of errors caused by complex systems. Through training and verification, the genetic fuzzy logic controller can adjust the control parameters in real time. Compared with the traditional PID control method, the GFLC control electrode adjustment is faster and more accurate.
Key words : electric arc furnace；electrode regulation system；genetic algorithm；genetic fuzzy logic controller(GFLC)

0 引言

    控制煉鋼工藝中能量輸入的核心是電弧爐電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電極調(diào)節(jié)的功效對(duì)于降低電弧爐煉鋼工藝的能耗、縮短冶煉時(shí)間、提高冶煉效率具有重要意義[1]；此外，電弧爐系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，具有典型的非線性、時(shí)變、隨機(jī)干擾和三相耦合特性，若確定了電極調(diào)節(jié)器系統(tǒng)模型，會(huì)更有效地控制電極[2]。在電弧爐整個(gè)煉鋼的過程中，電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)高效運(yùn)行的關(guān)鍵。采用有效的電極控制算法，可使電弧爐煉鋼功率消耗、電極消耗及出鋼時(shí)間都得以減小。

    當(dāng)前，大多數(shù)工業(yè)鋼廠實(shí)際使用傳統(tǒng)的PID控制與手動(dòng)操作相結(jié)合來控制電極系統(tǒng)。但由于PID控制常常落后于電弧爐的實(shí)際情況，因此不能保證控制精度和實(shí)時(shí)性，電極調(diào)節(jié)工作極為不穩(wěn)定，導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)效率降低和功耗增加[3]。學(xué)者們研究了調(diào)節(jié)電弧爐電極升降裝置的智能方法，取得了許多成果。文獻(xiàn)[4]提出了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電弧爐控制方法；文獻(xiàn)[5]采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來調(diào)節(jié)電弧長度；文獻(xiàn)[6]采用控制弧長的模糊PID控制方法。但是，這些控制方法在實(shí)際應(yīng)用控制中并不理想，因此，電弧爐電極控制器有必要進(jìn)行深入研究。

    本文采用一種新型編碼的遺傳模糊邏輯控制器(GFLC)來調(diào)節(jié)電弧爐電極。使用遺傳算法依次學(xué)習(xí)邏輯規(guī)則和隸屬函數(shù)，是一種無需主觀預(yù)設(shè)邏輯規(guī)則和隸屬函數(shù)的雙層迭代算法。上層利用下層調(diào)整的隸屬函數(shù)求解邏輯規(guī)則的組成，下層使用從上層學(xué)習(xí)的邏輯規(guī)則來確定隸屬函數(shù)的形狀。為了克服直接參數(shù)編碼的缺點(diǎn)，本文提出了一種新的編碼方法，可以更有效地調(diào)整隸屬函數(shù)。




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作者信息:

李  強(qiáng)，衛(wèi)  敏，李  剛，王  星

(西安理工大學(xué) 自動(dòng)化與信息工程學(xué)院，陜西 西安710048)

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