Идентификация нелинейных схемных моделей электроэнергетических процессов в дуговых печах на основе ортогональных многочленов

• Автор: Митяев, Павел Александрович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 206 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ПЕЧАХ.

1.1 Особенности электротехнологических процессов в электродуговых печах.

1.2 Задача автоматизации текущего контроля внутренних электроэнергетических параметров и переменных при управлении

технологическими процессами в электродуговых печах.

1.3 Задача идентификации внутренних недоступных прямому измерению электроэнергетических параметров и переменных зон ванны электродуговых печей
1.4 Анализ существующих методов идентификации и оперативного контроля электротехнологических процессов в ванне электродуговых печей.

1.5 Цели и основные задачи исследования.

2 НЕЛИНЕЙНЫЕ СХЕМНЫЕ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ПРОЦЕССОВ И ИХ ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ НА ОСНОВЕ ОРТОГОНАЛЬНЫХ МНОГОЧЛЕНОВ .

2.1 Обобщенные нелинейные схемные модели относительно сигналов тока и напряжения

2.2 Параметризация характеристик обобщенных нелинейных моделей на основе ортогональных многочленов
2.3 Выводы
3 АЛГОРИТМЫ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ НЕЛИНЕЙНЫХ СХЕМНЫХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РЕЖИМЕ НОРМАЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
3.1 Прямое определение параметров из уравнений нелинейных моделей по рабочим сигналам
3.2 Параметрическая идентификация нелинейных схемных моделей на основе минимизации квадратичного критерия.
3.3 Алгоритм определения параметров схемных моделей по непрерывным и дискретным сигналам на основе минимизации квадратичного критерия
3.4 Определение параметров моделей при спектральном представлении непрерывных и дискретных сигналов тока и напряжения.
3.5 Методика анализа погрешности определения параметров моделей при идентификации.
3.6 Выводы
4 АНАЛИТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ МЕТОДИКА ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ.
4.1 Аналитическое определение параметров нелинейных характеристик схемных моделей в базисе степенных функций
4.2 Определение параметров нелинейных характеристик схемных моделей в базисе ортогональных многочленов Чебышева.
4.3 Определение параметров нелинейных характеристик схемных моделей в базисе ортогональных многочленов Лежандра.
4.4 Определение параметров нелинейных характеристик моделей при несинусоидальных полигармонических сигналах тока с преобладающей первой гармоникой
4.5 Декомпозиция задач идентификации параметров нелинейных характеристик статической и динамической частей обобщенной схемной модели.
4.6 Выводы.
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ИДЕНТИФИКАЦИЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ
5.1 Программный комплекс идентификации и исследования электроэнергетических процессов в дуговых печах
5.2 Методика определения электроэнергетических параметров подэлектродных зон ванны промышленных электропечей на основе идентифицированных параметров и нелинейных характеристик обобщенных моделей.
5.3 Особенности использования ОРСсервера
5.4 Экспериментальная проверка системы идентификации.
5.5 Идентификация схемных моделей процесса выплавки феррованадия в промышленной элекгродуговой печи ДС6Н
5.6 Текущий контроль электродугового процесса плавки металлоотсева в промышленной сталеплавильной печи
5.7 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


При этом несмотря на то, что каждая технология имеет свои особенности, обусловленные физикохимическими свойствами сырья и целевого продукта, процессами, происходящими в печи, особенностями конструктивного оформления печей и систем электропитания, существует также ряд общих закономерностей, характерных для электротехнологических процессов в электродуговых печах. Эффективное ведение технологического процесса требует рационального, соответствующего требованиям технологии, распределения электроэнергии по характерным зонам ванны. Это требование к управлению электротехнологическими процессами в электродуговых печах было сформулировано М. С. Максименко , но до настоящего времени не реализовано по причине отсутствия надежных методов оперативного контроля электротехнологических и энергетических параметров зон токопроводящей среды ванны. ТЭП максимума производительности и степени извлекаемости целевого продукта, минимума удельного расхода электроэнергии 8. Существующий в настоящее время уровень автоматизации и качества управления процессами в ЭДГ1 являются невысоким. Печи оборудованы, как правило, только токовыми регуляторами положения электродов. Все остальные операции по контролю, идентификации текущего состояния и управлению осуществляются оператором. При этом не могут быть даны четкие инструкции, которые указывали бы однозначные решения в зависимости от множества реальных ситуаций. Поэтому ТЭП процессов в ЭДП имеют значительный разброс и во многом определяются опытом и искусством оператора. Управление ЭДП может осуществляться по двум независимым каналам 1 изменением электрического режима напряжения электрод подина и тока электродов и воздействием на шихтоиодготовку, загрузку шихты. Состав шихты определен видом технологического процесса и требованиями технологии. Кроме того, канал шихтоподачи характеризуется значительным, от нескольких часов до суток для мощных печей, транспортным запаздыванием, величина которого зависит от длины транспортеров и труботечек, а также и от режима работы печи. Только при длительных и глубоких нарушениях электротехнологического режима, при выходе его за пределы нормальной работы, в качестве регулирующего воздействия применяется изменение удельного сопротивления шихты корректировкой соотношения компонентов в шихте или подача отдельного компонента в зону электрода. В конечном счете, оперативное управление ходом технологического процесса осуществляется изменением электроэнергетического режима, которое происходит в условиях квазистационарного состояния шихты и печи. В целом ЭДП как объект управления характеризуется многомерностью и многосвязностью, нестационарностью и существенной неполнотой информации изза отсутствия датчиков важнейших параметров процесса, значительными возмущениями и их случайным характером. Особенно следует подчеркнуть недоступность для непосредственного измерения и контроля внутренних параметров и переменных электротехнологического процесса в ванне электропечи и цепей электродов. Поэтому разработка необходимой математической модели процесса для целей автоматизации контроля и управления представляет собой сложную задачу, которая не была до сих пор скольконибудь удовлетворительно решена 8. Электроэнергетический режим определяет ход всего технологического процесса в электропечи. На основе электроэнергетического режима осуществляется комплексное управление электротехнологическим процессом в целом и определяется его эффективность. Задачи управлении электротехнологическим режимом электродуговых печей разными специалистами ставятся по разному. Так, в качестве основной задачи при управлении электротехнологическим режимом руднотермических печей авторы рассматривают поддержание на заданном уровне активной мощности, вводимой в ванну печи. Активная полезная мощность цепи каждого электрода является основным электроэнергетическим параметром, определяющим эффективную работу электропечи и реализацию технологического процесса. В многоэлектродных печах важнейшей задачей регулирования электрического режима является обеспечение равномерной по электродам ванны печи полезной мощности и минимизация несимметричности работы электродов. В этом случае обеспечивается высокий электрический и тепловой К. П.Д.