动态滑模控制在ＥＡＦ电极调节系统中的应用

王建辉，车学哲，朱加升，顾树生
（东北大学信息科学与工程学院和流程工业综合自动化国家重点实验室（东北大学），辽宁沈阳

摘　　　要：针对电弧炉电极调节系统的非线性、时变、模型不确定、大滞后等特点，结合高阶滑模和动态滑模控制的设计思想为其设计了一种动态滑模控制器，即通过微分环节构成新的切换函数，将不连续项转移到控制的一阶中，得到本质连续的动态滑模控制律，并将其应用到电弧炉电极调节系统中。对系统的阶跃响应和跟踪特性分别进行了仿真，仿真结果表明，所设计的动态滑模控制器不仅能使系统具有良好的动态性能和较强的跟踪特性，同时能有效地抑制系统的抖振，达到控制系统的动态品质要求。

关　键　词：电弧炉；电极调节系统；动态滑模控制；非线性

１　引　言
电极调节系统是三相交流电弧炉自动控制系统的核心，具有多变量、非线性、强耦合等特性［１］。在电弧炉不同的冶炼阶段，弧长的变化情况不同，因此，对控制系统的要求有所不同。在起弧和熔化阶段，频繁发生短路和断弧现象，且系统扰动较大，严重时甚至发生断电极事故，所以对系统的快速性要求较高；在氧化期，炉况相对平稳，对控制精度要求较高。因此，电弧炉炼钢亟需解决的问题为，设计一种简单而有效的电极升降控制方法，使电极调节系统在各个冶炼阶段和电极升降过程中均具有较好的动态特性。滑模变结构控制是一种使系统结构随工况变化的开关特性［２］，适用于对整个冶炼过程的控制，无论是熔化期的快速性要求还是氧化期精度要求，均可完成预期的控制任务，使系统均具有较好的动态性能，然而，滑模变结构控制在本质上的不连续开关特性将会引起系统的抖振。为了抑制抖振，本文将动态滑模控制应用到电弧炉电极调节系统中，以获得较好的系统动态性能，有效地抑制抖振现象。

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