冶金冷凝過程最優機械電氣控制方法研究仿真

牛 斌（山鋼集團審計部，山東濟南，250101）

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冶金冷凝過程最優機械電氣控制方法研究仿真

牛 斌
（山鋼集團審計部，山東濟南，250101）

摘要：本文主要分析了冶金冷凝過程機械電氣控制現狀，闡述了冶金冷凝過程機械電氣控制建模與機械電氣控制改進，并針對冶金冷凝過程最優機械電氣控制仿真進行了研究和探討，促進我國冶金工業的發展。

關鍵詞：冶金冷凝；機械電氣控制；仿真研究

冶金工業主要是利用各種措施，將從礦石中提取的原材料經過加工，隨后制作成金屬的工藝。一般主要采用高溫煅燒點方式進行金屬提取和加工，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，主要是通過轉換熱能的方式，實現冶金冷凝。機械電氣控制是冶金冷凝的主要方法，然而其存在設備龐雜，環境條件不佳，容易受到各界因素的影響，因此對冶金冷凝的影響較大。目前主要采用的機械電氣控制為電機控制和穩壓抗干擾控制。

1 冶金冷凝過程機械電氣控制現狀

根據對我國冶金工藝的研究可以發現，目前我國冶金冷凝機械電氣控制方法主要有神經網絡控制方法、模糊反饋非線性控制方法等，一般在實際冶金冷凝過程中，對神經網絡控制方法的應用較多，因此我國對神經網絡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分布的反饋控制，其對于機械電氣存在模糊自適應的控制方式，但其由于算法較為復雜，因此根據我國冶金冷凝現狀，無法利用該種方法實現實時控制。另外還存在模糊控制系統的模糊功能，其主要特點是能夠適用于多數控制，然而由于冶金電動機系統存在參數分離不佳的情況，因此該系統并不適用，無法實現對機械電氣的良好控制。在對冶金冷凝過程機械電氣控制的研究中，還存在自適應模糊控制技術，其雖然能夠自適應電動機控制，但其存在算法復雜的問題，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機電流輸出脈動，但由于該種方式需要有源單周控制，特別是在高溫環境下，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機械電氣控制最優，本文主要就雙向逆變穩壓補償模糊PID控制的冶金冷凝過程進行了研究，通過構建系統結構模型和控制算法，提高機械電氣控制的準備度和防干擾能力，并利用仿真實驗，明確雙向逆變穩壓補償模糊PID控制的冶金冷凝方法的有效性。

2 冶金冷凝過程機械電氣控制建模

首先要注重利用機械電氣控制中，需要應用到的硬件和結果，對其進行模型的設計，從而達到建模的效果。本文主要將雙向逆變穩壓的PWM整流器的樣式設計為全橋式，其需要滿足電路磁性分布必須要足夠均勻，且電壓在短時間通斷后，不會對控制系統有影響。根據對冶金冷凝機械電氣控制研究可以了解到，當電力出現負載問題時，電路會出現慣性。可以采用負載雙向補償控制在恢復器串聯側的設計方式，同時保證參考電壓與負載電壓一致，利用PID控制及電力控制標準，對功率激勵模型進行分析。

圖1　SPIDNN的結構形式模糊神經網絡控制系統模型

當電動機系統在相應時刻電流誤差超過相應范圍時，不同控制變量的如“正小”、“負大”等變量取值范圍一致。其中該機械電氣控制方法的控制先從參數初始化開始，然后通過計算電力值，實現對定制的修改，隨后通過模糊控制器和PID控制器對軟件開關轉換，從而起到控制量輸出的作用。本文上述所采用的方法中，能夠有效實現模糊PID控制，然而在該種方法中，主要還是進行有源單周控制，依然難以對大型冶金冷凝中機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 冶金冷凝過程機械電氣控制改進

在上述分析中，雖然雙向逆變穩壓補償模糊PID控制的冶金冷凝過程中能夠有效實現迷糊PID控制，然而其還是存在一定的弊端。因此需要加強冶金冷凝過程機械電氣控制改進，才能夠有效針對弊端進行改善。本文主要通過高潔滑膜控制，讓輸入變為不直接可測狀態變量，從而計算出參數的干擾控制律。如果要實現復雜環境下抗干擾，則需要利用SPIDDNN作為學習網絡，如圖1所示，其為三層前向神經元網絡。

根據上述分析，能夠有效通過跟蹤電流矢量數據的信號，從而起到對機械電氣系統最優控制的作用。

4 冶金冷凝過程機械電氣控制仿真

為了使上述分析中冶金冷凝過程機械電氣控制的雙向逆變穩壓補償模糊PID控制能夠有效達到最優，本文利用abaqus對其進行仿真實現，即通過建立虛擬樣機，進行在線仿真，從而觀測在復雜環境下，對機械電氣控制和運行性能情況。首先建立機械電氣控制系統模型，隨后在構建相關的數據庫、知識庫和推理機，最后利用USB或其他形式進行性能測試。

如在冶金冷凝過程中，機械電氣系統輸入電壓標準為380V。本文對不同電場強度和不同的干擾頻率進行仿真實驗，并與傳統PID模糊控制算法進行比較，從而明確兩種算法的最優性和準確性。比較結果如圖2所示，本文介紹的算法與傳統PID模糊控制算法相比，本文介紹的PIDNN控制算法的控制準確性高，出現誤差的幾率也相對更高，其還粗那字相應速度快等優勢，因此經過仿真實驗可以發現，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，然而其存在環境差、已受到干擾等問題，因此難以有效進行電氣控制。通過上述分析可知，想要實現電氣控制的有效性，可以采用雙向逆變穩壓補償模式PID控制方法，并改進PID控制算法，從而能夠提高控制性能。

參考文獻

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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