随着全球钢铁产品消费的不断增长,废钢铁资源逐年增加,其循环再利用要求日益迫切。由于技术水平的限制,我国废钢的重复利用率较低,造成大量的资源浪费。为了促进钢铁行业可持续发展,必须在废钢的循环冶炼层面进行技术创新。电弧炉以废钢为主要冶炼对象,以三相交流电作为电源,利用电流在通过石墨电极与金属原料之间时产生的高温电弧来加热、熔化原料。由于电弧炉三相电极之间有着很强的耦合作用,使得电弧炉系统具有非线性和时变性,增加了电极控制系统的技术难度。以往简单地将三相电极分开进行PID控制,所取得的控制效果并不理想。本文在查阅了大量的国内外相关文献的基础上,对电弧炉炼钢工艺、过程控制方法进行分析研究。首先,采用分段线性化理论处理电弧非线性问题,进而建立电弧精确的数学模型。同时在掌握电极控制系统工作原理的基础上,建立了电极控制系统的数学模型。针对电弧炉炼钢工艺对电极控制系统的要求,着重对电极控制策略的选择和电极控制器的设计进行了深入探讨,根据智能控制理论,采用复合控制算法,提出了一种基于最优控制、模糊控制和PID控制的电极复合智能控制方案。以此为基础,应用西门子S7-400 PLC设计了电弧炉电极调节自动控制系统,包括硬件的配置和软件程序的编写及网络的组态。仿真结果表明,该控制系统的上升时间达到0.708s,超调量控制在50%以内,在控制器平稳性、快速性等方面优于传统PID控制算法,具有良好的应用前景。