电弧炉电极调节系统GFLC算法的研究
2021年电子技术应用第1期
李 强，卫 敏，李 刚，王 星
西安理工大学 自动化与信息工程学院，陕西 西安710048
摘要：电弧炉电极调节器是一种复杂的非线性模型，控制不好会消耗大量的电能和时间。为了更加准确快速地控制电极调节系统，提出了一种遗传模糊逻辑控制器(GFLC)算法，采用一种新型的编码方式来调整隶属函数及逻辑规则，从而克服了非线性系统不好控的太多问题，减少了复杂系统之间引起的误差影响。通过训练和验证，遗传模糊逻辑控制器能够实时调节控制参数，与传统PID控制方法比较，GFLC控制电极调节更加快速准确。
中图分类号：TN919.8
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191338
中文引用格式：李强，卫敏，李刚，等. 电弧炉电极调节系统GFLC算法的研究[J].电子技术应用，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.
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191338
中文引用格式：李强，卫敏，李刚，等. 电弧炉电极调节系统GFLC算法的研究[J].电子技术应用，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
控制炼钢工艺中能量输入的核心是电弧炉电极调节系统，电极调节的功效对于降低电弧炉炼钢工艺的能耗、缩短冶炼时间、提高冶炼效率具有重要意义[1]；此外，电弧炉系统是一个复杂的控制系统，具有典型的非线性、时变、随机干扰和三相耦合特性，若确定了电极调节器系统模型，会更有效地控制电极[2]。在电弧炉整个炼钢的过程中，电极调节系统是整个系统高效运行的关键。采用有效的电极控制算法，可使电弧炉炼钢功率消耗、电极消耗及出钢时间都得以减小。
当前，大多数工业钢厂实际使用传统的PID控制与手动操作相结合来控制电极系统。但由于PID控制常常落后于电弧炉的实际情况，因此不能保证控制精度和实时性，电极调节工作极为不稳定，导致运转效率降低和功耗增加[3]。学者们研究了调节电弧炉电极升降装置的智能方法，取得了许多成果。文献[4]提出了基于模糊神经网络的电弧炉控制方法；文献[5]采用神经网络算法来调节电弧长度；文献[6]采用控制弧长的模糊PID控制方法。但是，这些控制方法在实际应用控制中并不理想，因此，电弧炉电极控制器有必要进行深入研究。
本文采用一种新型编码的遗传模糊逻辑控制器(GFLC)来调节电弧炉电极。使用遗传算法依次学习逻辑规则和隶属函数，是一种无需主观预设逻辑规则和隶属函数的双层迭代算法。上层利用下层调整的隶属函数求解逻辑规则的组成，下层使用从上层学习的逻辑规则来确定隶属函数的形状。为了克服直接参数编码的缺点，本文提出了一种新的编码方法，可以更有效地调整隶属函数。
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作者信息:
李 强，卫 敏，李 刚，王 星
(西安理工大学 自动化与信息工程学院，陕西 西安710048)
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