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【摘要】电能是电弧炉控制应用中的最主要能源，其优点在于能够使电弧炉变压器的能力得到更好的发挥，使得电弧炉控制的应用达到最佳化，从而实现电能节约的目标。本文从综合智能控制策略在电弧炉控制应用出发，对在控制中出现的问题及方案进行探讨、研究和评估。
【关键词】综合智能；控制；策略；电弧炉；应用
高阻抗电弧炉是一种有着较高效率的新型炼钢设备，一般采用三相电源进行供电和调节。但由于在已经使用过的控制策略方案中，许多都是从单相电源出发，把三相电源之间的因素忽略了，因此使得控制效果在电弧炉应用的过程中不甚理想。要想起到良好的控制效果，首先就必须采用电弧炉复杂的多输入、多输出预估模型，在“三相意识”的基础上，对神经网络电极调节器进行充分地利用，使得电弧炉冶炼达到最大化的功率，电流波动达到极其稳定的状态，从而使控制性能得到极大的改善。
此外，由于电弧炉炼钢过程有着高度的非线性、不确定性以及相当的复杂性，靠单一的智能控制方法已经无法满足电弧炉控制策略的要求，因此，急切的需要某种综合的智能控制策略来解决复杂的控制问题，对单一控制策略的不足进行弥补。
1、电极调节器控制系统的组成
电极调节器控制系统是由电炉、变压器、电抗器、液压驱动系统等组成的。其中硬件组成部分为：PCA-6179主板，866MHZ主频，256MB的内存以及30G的硬盘[1]。该系统的工作步骤为：首先模拟信号通过交流变送器使得交流信号得到转换，然后根据频率采集的参数计算出变压器一次侧、二次侧三相的电压、电流以及弧长、弧压等参数；最后工控机系统根据以上的数据，通过神经网络和专家系统计算法，计算出控制电极调节器的信号，转换成模拟电量输送给液压放大器，从而完成电极的调节控制系统。
2、电弧炉智能控制的策略研究
2.1电弧炉控制原理[2]
2.1.1恒电流法
恒电流法指通过对电极升降进行控制，使得电弧电流保持稳定。由于电弧炉的“三相电极”之间有着一定的联系，一相电流进行调节则将会导致其他两相电流的变化，因此一次电弧电流被扰动之后，就必须要经过若干次的电流调节才能恢复正常。
2.1.2恒弧长法
恒弧长法和恒电流法都具有相同的缺点，恒弧长法控制即恒弧压控制，只要使得三项弧压相等就能达到三相弧长恒定。
2.1.3恒功率法
由于恒功率法在进行炼钢过程中，受到许多不确定因素的影响，导致电弧炉内发生剧烈的变化或者出现错误操作的现象，因此，在目前实际使用的过程中一般还是以平衡功率法为主。平衡功率法指：当某一相电弧炉的功率与三相平衡功率不相等时，可以通过对电极的调节使三相功率恢复到平衡。
2.1.4恒阻抗法
恒阻抗法是目前保持弧压、弧流以及阻抗三者之间关系稳定的使用的最为广泛的控制方法，同时也是最有效的控制方法。当电压产生波动时，电弧电压和电流不同程度的同时增大或减少，由于两者之间并不是线性的关系，因此为了满足要求较高的控制精度，就必须采用恒阻抗法，从而快速的对电极升降进行控制。但也因为恒阻抗法的使用，从而导致电弧炉内的情况复杂多变，无法满足预先的经验条件，从而使得定值与实际值之间存在着一定的误差，该种情况尤其是在变化复杂的电弧炉中出现的较为明显。
2.2电弧炉的电极调节器
电弧炉是以电能为核心热源的装备，在电弧炉进行炼钢的过程中，由于炉料与电极接触性的短路、炉料成分的气化和金属溶液沸腾的原因，往往给电弧电流带来剧烈的波动。面对这种情况就需要对电极的位置进行快速的调节，使得电弧电流在一定的范围内得到稳定。因此，在电弧炉炼钢的过程中，电极调节系统是不可缺少的装备。同时按照控制器种类的不同，电弧炉控制器也可以分为以下4种：
⑴模拟控制器。模拟控制器在早期电弧炉炼钢过程中使用的较多，目前几乎已经不再使用，其优点是造价较低；缺点是控制性能不好。
⑵可编程逻辑控制器。可编程逻辑控制器是国内目前电弧炉系统使用最多的一种控制器，其具备较高的可靠性，但由于反应较慢，从而难以实现复杂的控制算法。
⑶计算机控制。使用计算机控制的电弧炉系统不仅具有高速的运算能力，而且也具有很高的稳定性和可靠性。计算机控制近几年来在国外的电弧炉控制系统中得到了广泛的应用，目前国内也正在朝这个方向发展。
⑷电极的自动控制。电弧炉炼钢过程的智能控制主要是通过电极的调节系统向电弧炉内输入电能，从而降低能源的损耗、提高生产的效率。
3、综合智能控制策略的方案
电弧炉系统控制策略主要采用了神经网络、专家控制以及遗传退火学习算法互相结合的综合智能控制的策略，该种控制策略在对某相弧流进行调解时，可以同时对另外两相的弧流进行修正。只有采用综合智能控制的方案，才能实现三相电流之间关系的学习及修正。
综合智能控制系统采集到的瞬时值，可以更好的反映出炼钢过程中弧压和弧流的各种谐波。同时根据瞬时值，可以快速的计算出电压、电流、弧压以及其他的参量。控制系统的核心则是采用了将遗传退火算法与神经网络相结合的遗传退火算法的神经网络技术，该计算方法不仅能够使神经网络的权值得到优化，而且能够加快神经网络收敛的速度，从而提高学习的性能。
神经网络模型是由ANN预估器和ANN控制器两部分组成的。其中预估器的作用是：把根据ANN控制器计算出来的控制量和电弧炉运行的状态相结合，对电弧炉下一时刻的状态进行预估，以防短路、塌料等现象的出现；而ANN控制器的作用则是根据已经设定好的数值和电弧炉运行的状态，计算出系统调节的控制量。优化算法即在表观功率不超过变压器许可的容量、工作电流不超过许可使用的电流、在电弧炉稳定燃烧以及电能利用等约束条件下，对控制量进行修正，使得综合智能控制系统得到最优，追去更高的电弧炉功率。
通过神经网络模型还可以对控制量作用下弧压和弧流的变化进行预估，从而防止塌料、短路等其它现象的发生，为电压闪变地减少提供依据。其中输入信号为三相电弧电流信号、电压信号、电极控制信号；档位电流信号、电压信号、上一时刻的三相电压电流计电弧的信号，分别用x1，x2……xn表示，三相电极控制信号可以依次推到目前若干个时刻。而输出信号则为下一个时间的三相电弧电压的预估信号和三相电弧电流预估信号。
4、结语
由于电弧炉在动态运行时存在着一定的电弧燃烧，其本身也是非线性的，从而致使电弧炉中存在着高次谐波，同时非正弦电流的流过，容易对系统电路中各元件的组成带来诸多的影响因素，使得电弧炉动态运行变得越来越复杂。因此，在现如今的国内市场，已有很多的电弧炉专家，通过对电弧的运行电抗、能量以及合理的工作电流等其它方面进行分析和研究，通过电弧炉动态运行的特性，不断的对电弧炉最佳的工作点进行优化。通过对电弧炉工作点进行不断的优化，不仅能够提升电弧炉综合智能控制系统的精度和性能，而且也能够减少电弧炉能量的耗损，从而提高电弧炉生产的效率和确保电弧炉顺利的使用。
参考文献
[1]李强，潘永湘，余健明，梁莉.综合智能控制策略在电弧炉控制中的应用[J].电工技术学报，2003（1）.
[2]王磊.综合智能优化控制策略在电弧炉炼钢生产中的应用[J].西安理工大学，2007（1）.
【关键词】综合智能；控制；策略；电弧炉；应用
高阻抗电弧炉是一种有着较高效率的新型炼钢设备，一般采用三相电源进行供电和调节。但由于在已经使用过的控制策略方案中，许多都是从单相电源出发，把三相电源之间的因素忽略了，因此使得控制效果在电弧炉应用的过程中不甚理想。要想起到良好的控制效果，首先就必须采用电弧炉复杂的多输入、多输出预估模型，在“三相意识”的基础上，对神经网络电极调节器进行充分地利用，使得电弧炉冶炼达到最大化的功率，电流波动达到极其稳定的状态，从而使控制性能得到极大的改善。
此外，由于电弧炉炼钢过程有着高度的非线性、不确定性以及相当的复杂性，靠单一的智能控制方法已经无法满足电弧炉控制策略的要求，因此，急切的需要某种综合的智能控制策略来解决复杂的控制问题，对单一控制策略的不足进行弥补。
1、电极调节器控制系统的组成
电极调节器控制系统是由电炉、变压器、电抗器、液压驱动系统等组成的。其中硬件组成部分为：PCA-6179主板，866MHZ主频，256MB的内存以及30G的硬盘[1]。该系统的工作步骤为：首先模拟信号通过交流变送器使得交流信号得到转换，然后根据频率采集的参数计算出变压器一次侧、二次侧三相的电压、电流以及弧长、弧压等参数；最后工控机系统根据以上的数据，通过神经网络和专家系统计算法，计算出控制电极调节器的信号，转换成模拟电量输送给液压放大器，从而完成电极的调节控制系统。
2、电弧炉智能控制的策略研究
2.1电弧炉控制原理[2]
2.1.1恒电流法
恒电流法指通过对电极升降进行控制，使得电弧电流保持稳定。由于电弧炉的“三相电极”之间有着一定的联系，一相电流进行调节则将会导致其他两相电流的变化，因此一次电弧电流被扰动之后，就必须要经过若干次的电流调节才能恢复正常。
2.1.2恒弧长法
恒弧长法和恒电流法都具有相同的缺点，恒弧长法控制即恒弧压控制，只要使得三项弧压相等就能达到三相弧长恒定。
2.1.3恒功率法
由于恒功率法在进行炼钢过程中，受到许多不确定因素的影响，导致电弧炉内发生剧烈的变化或者出现错误操作的现象，因此，在目前实际使用的过程中一般还是以平衡功率法为主。平衡功率法指：当某一相电弧炉的功率与三相平衡功率不相等时，可以通过对电极的调节使三相功率恢复到平衡。
2.1.4恒阻抗法
恒阻抗法是目前保持弧压、弧流以及阻抗三者之间关系稳定的使用的最为广泛的控制方法，同时也是最有效的控制方法。当电压产生波动时，电弧电压和电流不同程度的同时增大或减少，由于两者之间并不是线性的关系，因此为了满足要求较高的控制精度，就必须采用恒阻抗法，从而快速的对电极升降进行控制。但也因为恒阻抗法的使用，从而导致电弧炉内的情况复杂多变，无法满足预先的经验条件，从而使得定值与实际值之间存在着一定的误差，该种情况尤其是在变化复杂的电弧炉中出现的较为明显。
2.2电弧炉的电极调节器
电弧炉是以电能为核心热源的装备，在电弧炉进行炼钢的过程中，由于炉料与电极接触性的短路、炉料成分的气化和金属溶液沸腾的原因，往往给电弧电流带来剧烈的波动。面对这种情况就需要对电极的位置进行快速的调节，使得电弧电流在一定的范围内得到稳定。因此，在电弧炉炼钢的过程中，电极调节系统是不可缺少的装备。同时按照控制器种类的不同，电弧炉控制器也可以分为以下4种：
⑴模拟控制器。模拟控制器在早期电弧炉炼钢过程中使用的较多，目前几乎已经不再使用，其优点是造价较低；缺点是控制性能不好。
⑵可编程逻辑控制器。可编程逻辑控制器是国内目前电弧炉系统使用最多的一种控制器，其具备较高的可靠性，但由于反应较慢，从而难以实现复杂的控制算法。
⑶计算机控制。使用计算机控制的电弧炉系统不仅具有高速的运算能力，而且也具有很高的稳定性和可靠性。计算机控制近几年来在国外的电弧炉控制系统中得到了广泛的应用，目前国内也正在朝这个方向发展。
⑷电极的自动控制。电弧炉炼钢过程的智能控制主要是通过电极的调节系统向电弧炉内输入电能，从而降低能源的损耗、提高生产的效率。
3、综合智能控制策略的方案
电弧炉系统控制策略主要采用了神经网络、专家控制以及遗传退火学习算法互相结合的综合智能控制的策略，该种控制策略在对某相弧流进行调解时，可以同时对另外两相的弧流进行修正。只有采用综合智能控制的方案，才能实现三相电流之间关系的学习及修正。
综合智能控制系统采集到的瞬时值，可以更好的反映出炼钢过程中弧压和弧流的各种谐波。同时根据瞬时值，可以快速的计算出电压、电流、弧压以及其他的参量。控制系统的核心则是采用了将遗传退火算法与神经网络相结合的遗传退火算法的神经网络技术，该计算方法不仅能够使神经网络的权值得到优化，而且能够加快神经网络收敛的速度，从而提高学习的性能。
神经网络模型是由ANN预估器和ANN控制器两部分组成的。其中预估器的作用是：把根据ANN控制器计算出来的控制量和电弧炉运行的状态相结合，对电弧炉下一时刻的状态进行预估，以防短路、塌料等现象的出现；而ANN控制器的作用则是根据已经设定好的数值和电弧炉运行的状态，计算出系统调节的控制量。优化算法即在表观功率不超过变压器许可的容量、工作电流不超过许可使用的电流、在电弧炉稳定燃烧以及电能利用等约束条件下，对控制量进行修正，使得综合智能控制系统得到最优，追去更高的电弧炉功率。
通过神经网络模型还可以对控制量作用下弧压和弧流的变化进行预估，从而防止塌料、短路等其它现象的发生，为电压闪变地减少提供依据。其中输入信号为三相电弧电流信号、电压信号、电极控制信号；档位电流信号、电压信号、上一时刻的三相电压电流计电弧的信号，分别用x1，x2……xn表示，三相电极控制信号可以依次推到目前若干个时刻。而输出信号则为下一个时间的三相电弧电压的预估信号和三相电弧电流预估信号。
4、结语
由于电弧炉在动态运行时存在着一定的电弧燃烧，其本身也是非线性的，从而致使电弧炉中存在着高次谐波，同时非正弦电流的流过，容易对系统电路中各元件的组成带来诸多的影响因素，使得电弧炉动态运行变得越来越复杂。因此，在现如今的国内市场，已有很多的电弧炉专家，通过对电弧的运行电抗、能量以及合理的工作电流等其它方面进行分析和研究，通过电弧炉动态运行的特性，不断的对电弧炉最佳的工作点进行优化。通过对电弧炉工作点进行不断的优化，不仅能够提升电弧炉综合智能控制系统的精度和性能，而且也能够减少电弧炉能量的耗损，从而提高电弧炉生产的效率和确保电弧炉顺利的使用。
参考文献
[1]李强，潘永湘，余健明，梁莉.综合智能控制策略在电弧炉控制中的应用[J].电工技术学报，2003（1）.
[2]王磊.综合智能优化控制策略在电弧炉炼钢生产中的应用[J].西安理工大学，2007（1）.