Система адаптивного нечіткого керування електричним режимом дугової сталеплавильної печі

Abstract

Для електричного режиму (ЕР) дугових сталеплавильних печей (ДСП) характерні динамічні випадкові нестаціонарні пофазно несиметричні й пофазно взаємозв’язані зміни. Керування проходить в умовах неповної інформації про стан ЕР і технологічного процесу та зміни параметрів елементів силового кола та трифазної системи дуг. Досягти якісної стабілізації координат електричного режиму за вказаних його характеристик можливо на основі реалізації адаптивних нечітких моделей керування. У статті розроблено нечітку адаптивну модель для пофазно незалежного регулювання координат електричного режиму ДСП. Для цього запропоновано системотехнічні рішення для формування сигналу розузгодження ЕР, що надає відповідну до стану горіння системи трифазних дуг оцінку відхилення електричного режиму від заданого. Виконано проєктування системи нечіткого висновку (СНВ) Mamdani для реалізації нечіткої моделі формування сигналу розузгодження ЕР та запропоновано модель адаптації її параметричних степенів свободи до параметрів і характеристик збурень поточної стадії плавлення. Розроблено структурну Simulink-модель трифазної у миттєвих координатах запропонованої електромеханічної системи нечіткого адаптивного регулювання координат ЕР ДСП та виконано комп’ютерні дослідження динаміки відпрацювання екстремальних детермінованих збурень. Результати досліджень підтвердили доцільність реалізації автономного пофазно незалежного регулювання збурень електричного режиму. У фазних каналах, де збурення відсутні, електроди не переміщуються, і, отже, усуваються хибні переміщення електродів у разі регулювання збурень із використанням опрацьованої у статті нечіткої моделі керування, і, крім цього, зменшується час регулювання збурень, тобто зростає швидкодія системи. Ці фактори, як відомо, позитивно впливають на підвищення динамічної точності стабілізації координат ЕР під час регулювання випадкових збурень електричного режиму, тобто знижується їх дисперсія, завдяки чому покращуються показники енергоефективності та електромагнітної сумісності режимів дугової печі та електропостачальної мережі.

The electrical mode (ER) of arc steel-melting furnaces (ASF) is characterized by a dynamic, random, non-stationary, phase-by-phase asymmetric and phase-by-phase interconnected nature of the change. Control takes place in the conditions of incomplete information about the state of the ER and the technological process and changes in the parameters of the elements of the power circuit and the threephase system of arcs. It is possible to obtain high-quality stabilization of the coordinates of the electrical mode with the specified characteristics based on the implementation of adaptive fuzzy control models. The article developed a fuzzy adaptive model for phase-independent adjustment of the coordinates of the electrical mode of chipboard. For this purpose, system engineering solutions are proposed for the formation of the EP mismatch signal, which provides an estimate of the deviation of the electrical mode from the given one, corresponding to the state of combustion of the three-phase arc system. The design of the Mamdani fuzzy inference (Fuzzy inference) system for the implementation of a fuzzy model of the generation of the EP discordant signal was carried out, and a model for adapting its parametric degrees of freedom to the parameters and characteristics of disturbances of the current melting stage was proposed. A structural Simulink model of the three-phase in instantaneous coordinates of the proposed electromechanical system of fuzzy adaptive control of EP chipboard coordinates was developed, and computer studies of the dynamics of working out extreme deterministic disturbances were performed. The obtained research results confirmed the expediency of implementing autonomous phase-independent regulation of electrical regime disturbances.In phase channels where there are no disturbances, the electrodes do not move, and thus, false electrode movements are eliminated during disturbance regulation using the fuzzy control model developed in the article, and, in addition, the disturbance regulation time is reduced, i.e., the speed of the system increases. These factors, as is known, have a positive effect on increasing the dynamic accuracy of stabilization of ER coordinates when adjusting random disturbances of the electrical regime, i.e., their dispersion decreases, as a result, indicators of energy efficiency and electromagnetic compatibility of the modes of the arc furnace and the power supply network improve.