冶金冷凝過程最優(yōu)機(jī)械電氣控制方法研究仿真

牛 斌（山鋼集團(tuán)審計(jì)部，山東濟(jì)南，250101）

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冶金冷凝過程最優(yōu)機(jī)械電氣控制方法研究仿真

牛 斌
（山鋼集團(tuán)審計(jì)部，山東濟(jì)南，250101）

摘要：本文主要分析了冶金冷凝過程機(jī)械電氣控制現(xiàn)狀，闡述了冶金冷凝過程機(jī)械電氣控制建模與機(jī)械電氣控制改進(jìn)，并針對冶金冷凝過程最優(yōu)機(jī)械電氣控制仿真進(jìn)行了研究和探討，促進(jìn)我國冶金工業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：冶金冷凝；機(jī)械電氣控制；仿真研究

冶金工業(yè)主要是利用各種措施，將從礦石中提取的原材料經(jīng)過加工，隨后制作成金屬的工藝。一般主要采用高溫煅燒點(diǎn)方式進(jìn)行金屬提取和加工，在冶金工藝過程中，主要包括有溶解、熔煉、冷凝等過程，其中冷凝過程非常重要，主要是通過轉(zhuǎn)換熱能的方式，實(shí)現(xiàn)冶金冷凝。機(jī)械電氣控制是冶金冷凝的主要方法，然而其存在設(shè)備龐雜，環(huán)境條件不佳，容易受到各界因素的影響，因此對冶金冷凝的影響較大。目前主要采用的機(jī)械電氣控制為電機(jī)控制和穩(wěn)壓抗干擾控制。

1 冶金冷凝過程機(jī)械電氣控制現(xiàn)狀

根據(jù)對我國冶金工藝的研究可以發(fā)現(xiàn)，目前我國冶金冷凝機(jī)械電氣控制方法主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法、模糊反饋非線性控制方法等，一般在實(shí)際冶金冷凝過程中，對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法的應(yīng)用較多，因此我國對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法的研究也較多。在對模糊反饋非線性控制方法中，由于其是基于廣域參數(shù)分布的反饋控制，其對于機(jī)械電氣存在模糊自適應(yīng)的控制方式，但其由于算法較為復(fù)雜，因此根據(jù)我國冶金冷凝現(xiàn)狀，無法利用該種方法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。另外還存在模糊控制系統(tǒng)的模糊功能，其主要特點(diǎn)是能夠適用于多數(shù)控制，然而由于冶金電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)存在參數(shù)分離不佳的情況，因此該系統(tǒng)并不適用，無法實(shí)現(xiàn)對機(jī)械電氣的良好控制。在對冶金冷凝過程機(jī)械電氣控制的研究中，還存在自適應(yīng)模糊控制技術(shù)，其雖然能夠自適應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制，但其存在算法復(fù)雜的問題，而且其抗干擾能力較差，因此不能適用。虛擬阻抗雙饋控制雖然能夠抑制電動(dòng)機(jī)電流輸出脈動(dòng)，但由于該種方式需要有源單周控制，特別是在高溫環(huán)境下，其抗干擾性能難以滿足要求。

為了能夠使冶金冷凝過程最優(yōu)機(jī)械電氣控制最優(yōu)，本文主要就雙向逆變穩(wěn)壓補(bǔ)償模糊PID控制的冶金冷凝過程進(jìn)行了研究，通過構(gòu)建系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型和控制算法，提高機(jī)械電氣控制的準(zhǔn)備度和防干擾能力，并利用仿真實(shí)驗(yàn)，明確雙向逆變穩(wěn)壓補(bǔ)償模糊PID控制的冶金冷凝方法的有效性。

2 冶金冷凝過程機(jī)械電氣控制建模

首先要注重利用機(jī)械電氣控制中，需要應(yīng)用到的硬件和結(jié)果，對其進(jìn)行模型的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到建模的效果。本文主要將雙向逆變穩(wěn)壓的PWM整流器的樣式設(shè)計(jì)為全橋式，其需要滿足電路磁性分布必須要足夠均勻，且電壓在短時(shí)間通斷后，不會(huì)對控制系統(tǒng)有影響。根據(jù)對冶金冷凝機(jī)械電氣控制研究可以了解到，當(dāng)電力出現(xiàn)負(fù)載問題時(shí)，電路會(huì)出現(xiàn)慣性?？梢圆捎秘?fù)載雙向補(bǔ)償控制在恢復(fù)器串聯(lián)側(cè)的設(shè)計(jì)方式，同時(shí)保證參考電壓與負(fù)載電壓一致，利用PID控制及電力控制標(biāo)準(zhǔn)，對功率激勵(lì)模型進(jìn)行分析。

圖1　SPIDNN的結(jié)構(gòu)形式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型

當(dāng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)在相應(yīng)時(shí)刻電流誤差超過相應(yīng)范圍時(shí)，不同控制變量的如“正小”、“負(fù)大”等變量取值范圍一致。其中該機(jī)械電氣控制方法的控制先從參數(shù)初始化開始，然后通過計(jì)算電力值，實(shí)現(xiàn)對定制的修改，隨后通過模糊控制器和PID控制器對軟件開關(guān)轉(zhuǎn)換，從而起到控制量輸出的作用。本文上述所采用的方法中，能夠有效實(shí)現(xiàn)模糊PID控制，然而在該種方法中，主要還是進(jìn)行有源單周控制，依然難以對大型冶金冷凝中機(jī)械電氣控制起到良好的抗干擾性能，因此需要注重控制算法的改良，才能夠起到提升抗干擾性能的作用。

3 冶金冷凝過程機(jī)械電氣控制改進(jìn)

在上述分析中，雖然雙向逆變穩(wěn)壓補(bǔ)償模糊PID控制的冶金冷凝過程中能夠有效實(shí)現(xiàn)迷糊PID控制，然而其還是存在一定的弊端。因此需要加強(qiáng)冶金冷凝過程機(jī)械電氣控制改進(jìn)，才能夠有效針對弊端進(jìn)行改善。本文主要通過高潔滑膜控制，讓輸入變?yōu)椴恢苯涌蓽y狀態(tài)變量，從而計(jì)算出參數(shù)的干擾控制律。如果要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下抗干擾，則需要利用SPIDDNN作為學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示，其為三層前向神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)上述分析，能夠有效通過跟蹤電流矢量數(shù)據(jù)的信號，從而起到對機(jī)械電氣系統(tǒng)最優(yōu)控制的作用。

4 冶金冷凝過程機(jī)械電氣控制仿真

為了使上述分析中冶金冷凝過程機(jī)械電氣控制的雙向逆變穩(wěn)壓補(bǔ)償模糊PID控制能夠有效達(dá)到最優(yōu)，本文利用abaqus對其進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)，即通過建立虛擬樣機(jī)，進(jìn)行在線仿真，從而觀測在復(fù)雜環(huán)境下，對機(jī)械電氣控制和運(yùn)行性能情況。首先建立機(jī)械電氣控制系統(tǒng)模型，隨后在構(gòu)建相關(guān)的數(shù)據(jù)庫、知識庫和推理機(jī)，最后利用USB或其他形式進(jìn)行性能測試。

如在冶金冷凝過程中，機(jī)械電氣系統(tǒng)輸入電壓標(biāo)準(zhǔn)為380V。本文對不同電場強(qiáng)度和不同的干擾頻率進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并與傳統(tǒng)PID模糊控制算法進(jìn)行比較，從而明確兩種算法的最優(yōu)性和準(zhǔn)確性。比較結(jié)果如圖2所示，本文介紹的算法與傳統(tǒng)PID模糊控制算法相比，本文介紹的PIDNN控制算法的控制準(zhǔn)確性高，出現(xiàn)誤差的幾率也相對更高，其還粗那字相應(yīng)速度快等優(yōu)勢，因此經(jīng)過仿真實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，PIDNN能加有效提高控制性能。

圖2　PIDNN控制算法與PID控制算法對比

5 結(jié)束語

綜上所述，由于冶金工藝中冶金冷凝具有非常重要的作用，然而其存在環(huán)境差、已受到干擾等問題，因此難以有效進(jìn)行電氣控制。通過上述分析可知，想要實(shí)現(xiàn)電氣控制的有效性，可以采用雙向逆變穩(wěn)壓補(bǔ)償模式PID控制方法，并改進(jìn)PID控制算法，從而能夠提高控制性能。

參考文獻(xiàn)

[1]熊恒,楊斌,董朝望,劉大春,徐寶強(qiáng),陳秀敏,鄧勇.真空冶金法處理脆硫鉛銻礦分離鉛銻的新工藝研究[J]. 真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào),2014,08:870-875.

[2]陶勇.冶金冷凝過程最優(yōu)機(jī)械電氣控制方法研究仿真[J].電氣應(yīng)用,2015,11:134-137.

[3]賀利.基于Multisim10的電動(dòng)機(jī)控制電路仿真設(shè)計(jì)與分析[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2015,05:79-82.

Simulation of optimal mechanical electrical control method for metallurgical condensation process

Niu Bin
(audit department, Shandong Steel Group Shandong Ji'nan,250101)

Abstract：This paper mainly analyzes the metallurgy condensation process of mechanical and electrical control situation, describes the metallurgical process of condensation of mechanical and electrical control modeling and mechanical and electrical control and improvement,and for metallurgical condensation process optimal mechanical and electrical control simulation were research and explore and promote the development of China's metallurgical industry.

Keywords：Metallurgical condensation;mechanical and electrical control;simulation research