автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Повышение точности системы управления приводом перемещения электродов дуговой сталеплавильной печи за счет позиционирования нелинейной характеристики регулятора

На правах рукописи

КОЖЕУРОВ Владимир Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ ЗА СЧЕТ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛЯТОРА

Специальность 05 09 03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург 2007

003070123

Работа выполнена на кафедре «Электротехника и электротехнологические системы» Уральского государственного технического университета - УПИ, г Екатеринбург

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Сарапулов Ф Н кандидат технических наук, доцент Иванушкин В А доктор технических наук, профессор Шрейнер Р Т

Научный консультант -

Официальные оппоненты

кандидат технических наук, доцент Ишматов 3 Ш

Ведущее предприятие -

ОАО «Уральский научно-

техн алогический комплекс»

Защита диссертации состоится «_30_»_мая 2007 г в 14 ч 15 мин

в аудитории Э-406 на заседании диссертационного совета Д 212 85 03 в Уральском государственном техническом университете - УПИ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Ваш отзыв в двух экземплярах, подписанный и заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу 620002, г Екатеринбург, ул Мира, 19, К-2, УГТУ - УПИ, ученому секретарю совета

Автореферат разослан « 26 » апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного с™--

доктор технических наук, доцент

А В Паздерин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы В последние десятилетия электросталеплавичьное производство переживает научно-техническую революцию, сравнимую с появлением самой идеи использования дуги для плавки металлов На основе достижений в области электроники, микропроцессорной техники, регулируемого электропривода проектируются новые и модернизируются существующие дуговые сталеплавильные печи (ДСП) Целью проводимых мероприятий является решение двух основных задач повышение производительности сталеплавильных агрегатов и снижение их энергопотребления при условии обеспечения высокого качества получаемого металла. И хотя для решения этих задач оптимизация режимов плавки в целом существенно эффективнее оптимизации отработки отдельных возмущений, но, с другой стороны, эффективная работа ДСП без совершенных систем автоматического управления (САУ) перемещением электродов невозможна, так как при широкой гамме возмущений сложно обеспечить поддержание заданного электрического режима с требуемой точностью

Одним из основных параметров, влияющих на энергетические характеристики ДСП, является дисперсия тока дуги, определяющая как удельный расход электроэнергии, так и качество выплавляемой стали Колебания тока возникают не только вследствие случайных изменений длины дуги (особенно в начальной стадии плавки), но и вследствие несовершенства регулятора перемещения электродов, часто нуждающегося как в замене используемого привода, так и алгоритма управления

Эта задача решается путем детального изучения технологического процесса плавки, построения адекватных математических моделей объекта управления, измерительных и управляющих устройств и их использования при синтезе САУ

Анализ существующих систем управления показывает, что характерной особенностью большинства используемых в настоящее время регуляторов мощности дуговых электропечей является наличие зоны нечувствительности, исключающей перемещение электродов при небольших случайных изменениях тока дуги Вместе с тем, отработка перемещения, превышающего указанную зону, приводит к появлению статической ошибки Это вызывает колебания температуры в печи и несимметрию нагрузки печного трансформатора Использование регулятора с нелинейной характеристикой, имеющей зону нечувствительности, являясь эффективным средством демпфирования колебаний и устранения влияния малых помех, порождает противоречие между утучшением динамических характеристик системы управления с одной стороны, и

увеличением статической ошибки с другой, делая задачу повышения точности весьма актуальной

Уменьшение ошибки способствует не только улучшению условий работы трансформатора, но и повышению энергетических показателей электропечной установки в целом

Целыо работы является повышение точности системы управления приводом перемещения этектродов дуговой электропечи за счет позиционирования нелинейной характеристики регулятора

Основные задачи исследования

1 Анализ существующих систем управления приводом перемещения электродов дуговой электропечи,

2 Разработка методов и алгоритмов управления положением зоны нечувствительности для повышения статической точности регулятора мощности дуговой электропечи и их исстедование,

3 Разработка модели системы управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи

4 Моделирование системы управления приводом перемещения электродов с управтяемой зоной нечувствительности,

5 Сравнение различных алгоритмов позиционирования и разработка предложений по их использованию

Методы исследования

Теоретические исследования выполнены с привлечением методов электротехники теории электрических цепей, электропривода, теории автоматического управления и подтверждены результатами математического и полунатурного моделирования с использованием современных программных средств, и созданного монтирующего стенда

Достоверность научных результатов обеспечивается корректным использованием применяемых аналитических и численных методов, грамотным применением пакетов моделирующих программ и подтверждается совпадением результатов вычислений с экспериментальными данными

Научная новизна В процессе работы получены следующие научные результаты

1 Предложен метод повышения статической точности регулятора мощности дуговой электропечи, заключающийся в управлении положением зоны нечувствительности

2 Разработаны различные алюритмы управления положением зоны нечувствительности и дана их классификация

3 Предложен метод моделирования многофазных электрических цепей, основанный на неявном решении избыточной системы дифференциальных уравнений, наилучшим образом отражающих топологию цепи

4 Получены модели системы управления приводом перемещения электродов трехфазной дуговой электропечи с различными алгоритмами регулирования

5 Проведено сравнение алгоритмов позиционирования нелинейной характеристики регулятора системы управления приводом перемещения электродов дуговой электропечи, выбраны лучшие из них и сформулированы условия их применения

По результатам выполненных исследований подана заявка на изобретение № 2006100972 /02(001049) от 10 01 2006 года «Регулятор положения электрода дуювой сталеплавильной печи» (авторы В А Иванушкин, Ф Н Сарапулов, В Н Кожеуров, Д В Исаков), находящаяся в стадии рассмотрения по существу

Практическая ценность выполненной работы заключается в возможности использования ее результатов при проектировании нелинейных систем управления с зоной нечувствительности, а также при модернизации дуговых электропечей и других электротехнологических установок, содержащих регуляторы с подобной характеристикой Результаты проведенных исследований реализованы в рабочих проектах ОАО "Уральский научно-технологический комплекс", использованы в учебном процессе кафедры

Апробация работы Основные результаты работы доложены и обсуждены на Всероссийском электротехническом конгрессе «Электроэнергетика и электротехника XXI века» ВЭЛК-2005 (Москва, 2005 г ), тринадцатой и четырнадцатой международных научно-технических конференциях «Электроприводы переменного тока» ЭПГ1Т-05 и ЭППТ-07 (Екатеринбург, 2005 и 2007 гг), Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы ресурсо- и энергосберегающих электротехнологий» АПЭЭТ-06 (Екатеринбург, 2006 г), V научно-практической конференции с международным участием «Проблемы и достижения в промышленной энергетике» (Екатеринбург, 2005 г), 8-й региональной научно-практической конференции «Энергосберегающие техника и технологии» (Екатеринбург, 2005 г), II межвузовской и IV межотраслевой научно-технических конференциях «Автоматизация и прогрессивные технологии» АПТ-99 и АПГ-2005 (Новоуральск, 1999 и 2005 гг), региональных научно-технических конференциях «Наука - Образование - Производство» (Нижний Тагил, 2004 и 2007гг)

Публикации По результатам выполненных исследований опубликовано 18 научных

работ

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (106 наименований), приложений и содержит 134 страницы, 81 рисунок, 1 таблицу

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности работы, сформулирована ее цель и задачи, намечены пути и методы их решения, показаны новизна научных результатов и их практическая ценность

Первая г 1ава посвящена рассмотрению дуговой электропечи как объекта автоматического управления Рассмотрены основные этапы процесса птавки с учетом особенностей технологического процесса и определены требования к системе управления Даны краткие сведения из теории электрической дуги Проведен обзор основных элементов системы регучирования электрического режима печи (датчиков, регуляторов, исполнительных механизмов) и их математических моделей

Функциональная схема системы управления приводом перемещения электрода одной из фаз печи, приведена на рис 1

Сигнал задания (от оператора или системы управления верхнего уровня) поступает на вход элемента сравнения На второй вход этого этемента поступает сигнал от датчика регулируемого параметра (ДРП), формируемый на основе измеренных значений напряжения и тока дуги Получаемый на выходе элемента сравнения сигнал ошибки используется регулятором для вычисления управляющего воздействия на исполнительный механизм, осуществляющий перемещение электрода

Управляющее устройство большинства серийно выпускаемых регуляторов содержит узел зоны нечувствительности (УЗН), не только исключающий перемещение электродов при небольших изменениях регулируемого

параметра, но и позволяющий эффективно демпфировать

колебания при скачкообразном его изменении Однако наличие этою элемента вызывает появление статической ошибки, снижающей энергетические показатели плавки

Для повышения статической точности предлагается использовать управление положением нелинейной характеристики Далее обосновываются сформулированные выше задачи исследования

Во второй главе рассмотрены регуляторы мощности дуговой этектропечи с различными алгоритмами функционирования Выбор регулируемого параметра определяет функциональную схему устройства сравнения Принципиально возможно построение регуляторов, для стабилизации одного из следующих параметров силы тока 1д, напряжения Vя, импеданса 2д, активной Рд или полной Бд мощности дуги, а также разности О = а11д - Ыд, где а и Ь настроечные коэффициенты Показано, что последний регутатор является наиболее универсальным, так как при соответствующем выборе параметров, он может быть преобразован в любой из ранее перечисленных

Действительно, относительное изменение комплексного сопротивления фазы дуги может быть представлено в виде

£Й[ _ Л/ _ С//

2 ~ и 7 '

Рассматривая это изменение как сигнал ошибки, получим алгоритм работы сравнивающего устройства дифференциального регулятора

Ш Д/

е = —----,

и3 13

где и? и ¡1 - заданные значения тока и напряжения, а Ди и Д/ отклонения действующих значений напряжения и тока от заданных

Выбор закона регулирования определяет не только статические и динамические свойства регуаятора, но и его весогабаритные показатета Увечичение коэффициента усиления регулятора для увечичения точности его работы, приводит к появлению автоколебаний Эффективным (часто единственным для релейных регуляторов) средством подавления автоколебаний служит введение зоны нечувствительности, что в свою очередь пагубно сказывается на точности системы управления

Для повышения статической точности рекомендуется использовать управление положением нелинейной характеристики Идея метода весьма проста При попадании величины ошибки в зону нечувствительности воздействие на привод прекращается, в результате чего значение регулируемого параметра отличается от заданного (рис 2а)

Если изменить положение нелинейной характеристики (рис 26), то привод снова начнет отрабатывать рассогласование и величина ошибки уменьшится (рис 2в) После этого характеристику можно вернуть в первоначальное положение (рис 2г)

т

L

Т

а)

L

Т

б)

т

в)

JL

Г)

Рис 2 Управление позиционированием В приведенной в работе классификации методы управтения потожением зоны нечувствитетьности подразделяются на дискретные, непрерывные и смешанные В дискретных методах положение нелинейной характеристики изменяется скачком, в непрерывных - птовно, а в смешанных методах используются оба способа

В зависимости от алгоритма вычисления величины позиционирования выделены импульсные, компенсационные, адаптивные методы, методы, использующие обратную связь по скорости и методы терминального управпения

Для управления почожением нелинейной характеристики регулятора в систему управтения этектрическим режимом печи (рис 3), введен блок позиционирования,

R,

/

/

Блок позиционировании _

X |-

-JwfCs)

R

Рис 3 Структурная схема системы регулирования ДСП с управтяемой зоной нечувствитечыюсти

осуществляющий сигнальную подстройку потожения зоны нечувствительности При

вычислении величины смещения нелинейной характеристики модель чинейной части

системы (рис 3) может быть упрощена В частности можно пренебречь инерционностью

эчектромагнитных процессов в печи по сравнению с механическими процессами

перемещения электродов, а передаточную функцию рег>татора и электропривода W(s)

аппроксимировать апериодическим или колебатечьным звеном, сохраняя взаимное

расположение доминирующих полюсов замкнутой системы Численные значения параметров

модели можно выбрать с учетом удобного для регистрации результатов масштаба времени С

этой же цечью величину входного ступенчатого сигнала при сравнении моделей различных

алгоритмов позиционирования удобно взять равной удвоенному значению зоны нечу вствитслыюсти Безусловно, что синтезированные таким образом алгоритмы дочяшы быть проверены с использованием более полной модели дуговой электропечи

Устранение статической ошибки при импупьсном позиционировании осуществтяется путем подачи импульсного сигнала Амплитуда, частота и скважность импульсов выбираются из условия получения требуемой величины воздействия и снижения влияния помехи

Среди методов адаптивного управления для решения поставленной задачи заслуживают внимания методы, основанные на применении эталонной модели, которая может быть реализована как в явной, так и в неявной форме (рис 4)

о

о

ж

«и

а)

о>

В

№

«И

64

Рис 4 Структурные схемы вычисления величины позиционирования с явной (а) и неявной (б) эталонной моделью

Величина ошибки системы при входе в зону насыщения фиксируется с помощью схемы выборки и запоминания и используется в качестве входною сигнала в эталонной модели Применение для вычисления величины позиционирования усилителя с большим коэффициентом усиления и ограничением уровня сигнала приводит к колебатечьному характеру изменения ошибки системы (рис 5)

[сходная система

Система с управляемой"^ нетинейностъю г"

Время с

Время с

5 Изменение ошибки в системе позиционирования с явной а) и неявной б) модечями при единичном входном сигнале

Для устранения влияния зоны нечувствительности на свойства замкнутого контура системы управления в компенсационных методах используется корректирующая цепь, состоящая из нелинейного эпемента с обратной характеристикой и линейной части с передаточной функцией, содержащей все полюсы объекта управления (за исключением полюсов в начале координат), и нули, обеспечивающие приемлемый характер переходных процессов Первоначальное расположение нулей можно выбрать из условия устойчивости, а для их уточнения использовать метод корневого годографа

Применение обратной связи по скорости позволяет получить алгоритмы

позиционирования, ле1КО реализуемые,

х

Рис 6 Вычисление ветчины позиционирования с обратной связи по квадрату скорости

быть использованы и алгоритмы позиционирования с настраиваемым коэффициентом обратной связи (рис 8, 9) и ограниченной обратной связью

В зависимости от способа ограничения скорости их можно разделить на алгоритмы безусловного и функционального ограничения

При безусловном ограничении скорости зона нечувствительности

как с помощью аналоговых, так и цифровых средств В работе показано, что наряду с квадратичной обратной связью по скорости (рис 6), дающей особенно хороший результат при релейном управлении (рис 7), могуг

05 ■ 0 ■ 05

0

10

Рис 7 Изменение ошибки при позиционировании по квадрату скорости

Рис 8 Схема вычисления величины позиционирования с автоподстройкой коэффициента обратной связи по скорости

смещается лишь тогда, когда скорость не превышает некоторую, наперед заданную, величину Недостатком данного метода является разрывный характер управляющего сигнала, а также чувствительность к изменению параметров объекта управления, влияющих на быстродействие системы

Для получения более гладкого управляющего сигнала можно использовать алгоритмы позиционирования с фу нкциональным ограничением скорости

Результаты моделирования позволяют

05 О ■ 05 ■

Система с управчяечой ] нелинейностью I

ю

20

Вречя с

30

сделать вывод, что среди методов управления

позиционированием предпочтение следует

отдать ал1 оритмам импульсного и

адаптивного позиционирования на основе

эталонной модели Первые отличаются

простотой реализации, а вторые позволяют

40 получить требуемый закон изменения

статической ошибки Для эффективного Рис 9 Ошибка в системе с настраиваемым

коэффициентом обратной связи по скорости демпфирования системы можно применять

алгоритм с настраиваемой обратной связью по скорости, однако схема настройки получается простой лишь для объекта управления невысокого порядка При использовании регулятора с большим коэффициентом усиления и ограниченным сигналом управления лучшим решением является применение обратной связи по квадрату скорости и корректирующего фильтра, вносящего опережение по фазе

Эффективность предтагаемых алгоритмов зависит от точности каналов измерения напряжения и тока Показано, что существующие устройства сравнения имеют больш\ю ошибку, в случае, когда форма сигнала отличается от синусоидальной Для повышения точности и быстродействия их работы предлагается использовать измерение действующего значения по алгоритму представленному на рис 10, легко реализуемому как в цифровой, так и в аналоговой форме

-8>| «дч [—¿¡ц |—84" 1 )

Рис Ю Схема измерения действующего значения

Эго позволяет избавиться от фильтров низких частот в каналах измерения тока и напряжения, не только ухудшающих динамические свойства системы управления но и вызывающих самопроизвольное перемещение электродов за счет наличия остаточных зарядов на конденсаторах

Третья глава посвящена особенностям применения рассмотренных алгоритмов позиционирования в системе управления перемещением электродов трехфазной электропечи, функциональная схема моде та которой представлена на рис 11

Рис 1! Функциональная схема модели системы управления перемещением электродов дуговой этектропечи

Важным элементом этой модели с точки зрения регулирования этектрического режима печи является модель короткой сети, система уравнений которой, составленная на основе второго закона Кирхгофа, имеет вид

r di, ,, du, ,, du N , „ T dh, ., di, ,, dir M'a +L\ +M2 Î +M3-7 +ит)-Ш +M23 l +идг) = иаЫ

dt dt dt dt dt dt

dh.

Чъ1+Щъ-~+иду>=Чс, (О

*+U*)=t

где

Ri, R2, Ri - активные сопротивления токопроводов короткой сети, Li, L2 ,Li - собственные индуктивности фаз короткой сети, Мц, М23, Мц - взаимные индуктивности между фазами, иц,

Щъ илз - напряжения на электрических дугах фаз печи, иаь и&> Um — линейное напряжение на вторичных обмотках электропечного трансформатора

С учетом первого закона Кирхгофа система уравнений (1) может быть упрощена

+ 1ЛЭ ~ +иД1> ~(R2lb +L23dJt +иД2> ~uab

(К21ь+кэ'~+ид2)-%1с+Ьзэ+идз)=иЬс ' (2)

Œi'c +Li3^Jt +"дз)-№'а +L\3~;+Ufn) = l<ca

at at

где эквивалентные индуктивности равны

L\3=h -М12~М\2+М22, Ь2Э=Ь2-Мп+Ми-М23

+A/12-A/i3-A/23

Напряжение дуги в общем случае явчяется нелинейной функцией трех переменных времени, тока и длины дуги При анализе установившегося режима нелинейное дифференциальное уравнение можно заменить алгебраическим, достаточно точно соответствующем вольтамперной характеристике дуги при установившемся температурном режиме работы печи

"4v=(y'J\ N=a,b, с,

где 1V - ток дуги в фазе А', ¡^ - длина дуги, кип- эмпирические коэффициенты, определяемые по экспериментальным данным

На основе проведенного в работе анализа методов моделирования был выбран метод, основанный на неявном решении системы уравнений (2), записанной в матричной форме

Схема модели, реализованная в пакете Simulmk, представлена на рис 12 Модель содержит решающий блок (Solve) для решения матричного уравнения в неявном виде, два блока матричных коэффициентов R и L, нелинейную модель дуги и трехфазный генератор синусоидального сигнала

Достоинством модели является то что ее структура при использовании матричных обозначений, полностью соответствует однофазной Это позволяет при моделировании системы управления приводом перемещения электродов использовать полученные ранее для

однофазной модели структурные схемы отдельных этементов

Рис 12 Схема модели и результаты моделирования Еще одним достоинством предложенного метода моделирования является возможность представления параметров короткой сети (И., Ь М), не на параметрическом, а на сигнальном уровне, что позволяет чегко изменять их в процессе расчета, обчегчая учет таких явлений, как, например, изменение взаимной индуктивности при механических кочебаниях токоподводящих кабечей

Алгоритм б тока вычисления длины дуги зависит от режима работы печи Наиболее счожный вид он имеет в режиме проплавчения колодцев Длина дуги складывается из двух составляющих систематической, зависящей от перемещения электродов и потребляемой активной мощности Р, и случайной, обусловленной наличием металлических включений в шихте (в период расплавления) или кипением металла (в металлургическом периоде)

Систематическая составляющая длины дуги 1д=х + 1, где х - перемещение электрода, а I - глубина кочодца, определяемая на основе решения дифференциального уравнения

сЦ

л'

т-

IV р — У(1)

(3)

Уравнение (3) содержит эмпирические параметры удельную энергию IV,„ косвенно характеризующую тепловые процессы в печи, среднюю плотность шихты р и две функции объем колодца К(/) и тепловой коэффициент полезного действия г|(/), учитывающий экранирование излучения дуги шихтой и исследованный в работах А Н Макарова и его учеников Заменив в (3) все функции, зависящие от I и параметры 1Ут и р новой функцией ¥(/), получим форму лу, удобную для построения модели по экспериментальным данным

-5 = 44/) Р(') А

Рис 13 Экспериментальные данные и вид функции

Для этого достаточно аппроксимировать экспериментальную зависимость, вычислить производную и исключить время При вычислениях удобно ввести относительные единицы, выбрав в качестве базовых величин максимально возможное перемещение электрода в шихте и значение активной мощности в процессе плавления На рис 13 приведен пример обработки экспериментальных данных, взятых из работы В Е Пирожникова

Случайная составляющая длины дуги формируется с помощью генератора нормально распределенных случайных чисел и низкочастотного фильтра, необходимого для получения требуемого спектра В системе управления перемещением электродов используют как гидро, так и электропривод постоянного или переменного тока, в том числе и на основе линейных асинхронных двигателей В модели системы управления перемещением электродов уравнения электропривода выделены в отдельный блок, что обеспечивает их быстр) ю замену В основу модели двигателя переменного тока положены известные уравнения преобразователей координат

V _ 1 ' 1 1 " к-к'

~ 2 л л. 1,-1 с Л.

Соз(а) Зш(а) -5т(а) Со$(а)

' I] _ 1 •7 "2 0 ■

К 1 7з

.1 -л/3.

динамики и момента

di da I, 2

т / = 1 — = ® + —— , М =-К I I

7 di " di Т2 I, ' 3

В модели системы управления перемещением эпектродов (Рис 14) все представ ченные на рис 11 блоки, кроме моделей короткой сети и измерительной системы объединены в один блок (Controller) Замена эчементов этого блока позвотяет исследовать различные режимы работы системы управтения, законы регучирования и методы позиционирования нелинейной характеристики регулятора

Рис 14 Модель системы управтения приводом перемещения электродов

На рис 15 представлены осциллограммы изменения мгновенных значений напряжения дуги, снимаемого с датчика с искусственной нулевой точкой, и тока дуги при устранении короткого замыкания, вызванного касанием двух электродов поверхности метал та, а на рис 16 - изменение длины дуги и скорости перемещения электрода в каждой из трех фаз

О О С2 004 ООо 003 01 312 0 14 0 16 О'В 02 Бремя с

О 0 02 0 04 Г 1.Б ООй 01 012 014 01Б С18 0 2

Рис 15 Изменение мгновенных значений напряжения (слева) и тока (справа) при устранении двухфазного короткого замыкания

Легко заметить, что наряду с достаточно быстрым подъемом электродов в двух фазах наблюдается подъем электрода и в третьей фазе, так как ток в ней тоже превышает заданное значение

С течением времени система управления

устанавливает заданные значения напряжения и

тока дуги (рис 17)

Хорошее совпадение полученных

результатов с экспериментальными значениями

позволяет судить об адекватности построенной

модели, а сходимость текущих значений

напряжения и тока к заданным значениям

говорит о работоспособности используемого

алгоритма позиционирования

Однако не все методы управления

положением зоны нечувствительности

разработанные для однофазных систем,

позволяют решить задачу уменьшения

статической ошибки регулируемого параметра и

в случае трехфазных систем Причина этого

,, „ . заключается в наличие взаимосвязи между

Рис 16 Изменение длины дуги (вверху) и

скорости перемещения электрода (внизу)

35 1 1 * 2 26 3

ере.я с

каналами регулирования, что создает определенные трудности при применении алгоритмов позиционирования

Рис 17 Изменение действующего значения тока и напряжения дуги при устранении короткою замыкания

В четвертой главе представлены результаты сравнения различных алгоритмов позиционирования В качестве критерия выбрано отношение интегральной квадратичной ошибки регулятора с управчяемой зоной нечувствительности к вечичине ошибки регулятора с неуправляемой нелинейной характеристикой (табл 1)

Табл 1

Относительная величина интеграцией квадратичной ошибки при различных методах позиционирования для однофазной и трехфазной дуги

Число фаз дуги Метод позиционирования

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 0 42 0 46 0 62 0 33 0 29 0 27 0 36 0 7 0 29 0 26

3 0 84 0 75 0 73 0 77 0 78 1 00 0 97 1 00 | 0 95 0 97

Примечание Цифрами в табтице обозначены следующие методы позиционирования ]-импульсный, 2-с бечус юнным, 3- с функциональным ограничением рабочей обтасти, 4-терминальное управтение, 5-с явной 6-с неявной эталонной моделью 7- с обратной связью по квадрату скорости, 8- с компенсацией нелинейности, 9-с фиксированным и 10 -настраиваемым ограничением сигнала обратной связи по скорости

Представленные результаты для трехфазной дуги были получены с помощью рассмотренной ранее имитационной модели электропечи (рис 11) для одного из наиболее тяжелых режимов - проплавления колодцев Сравнение методов позиционирования для однофазной дуги проведено с помощью почунатурной модели системы управления перемещением электродов на учебном лабораторном стенде, функциональная схема которого приведена на рис 18

Стенд состоит из управляющей ЭВМ, электромеханического преобразователя и пульта оператора

Управляющая ЭВМ , 1 апекгромеханический преобразователь

Рис 18 Функциональная схема лабораторного стенда

Электромеханический преобразователь преобразует четырехфазную последовательность управляющих импульсов, поступающих от ЭВМ в перемещение рабочего органа механической системы с закрепленным на нем индикатором дуги, позволяющим визуально определить наличие дуги и ее длину Зажигание дуги происходит по команде ЭВМ, формируемой программно реализованной моделью дуги

В модели дуги в зависимости от величины напряжения печного трансформатора, параметров короткой сети и длины дуги, определяемой по показаниям датчика положения механической системы, вычисляются мгновенные значения тока и напряжения Программная реализация модели позволяет легко изменять масштаб по времени, облегчая наблюдение и регистрацию процессов в системе При правильно выбранном масштабе времени передаточная функция электромеханического преобразователя аппроксимируется интегрирующим звеном, а динамические свойства привода формируются с помощью модели Это позволяет исследовать как электроприводы постоянного или переменного тока, так и приводы, имеющие другой источник энергии, например гидравлические

Параметры электрического режима действующие значения силы тока и напряжения, мощность (активная, реактивная и полная), а также коэффициент мощности вычисляются по рассмотренным в работе моделям и выводятся на пульт оператора

Одной из основных задач, решаемых ЭВМ, является вычисление управляющего воздействия В системах регулирования с обратной связью эга задача может быть разделена

на две определение ошибки системы и вычисление сигнала управления как функции этой ошибки и ее производных Последняя задача решается регулятором, а первая - устройством сравнения

Устройство сравнения вычисляет разность между заданным значением регулируемого параметра Л, и его фактическим значением R, которое опредечяется по измеренным и требуемым параметрам электрического режима Поэтому при программной реализации вычислитель регулируемого параметра является составной частью устройства сравнения и его выделение оправдано только с методической точки зрения

В состав программного обеспечения стенда включены программный пакет Genie, позволяющий не только осуществлять обмен информацией с реальным оборудованием через стандартную плату ввода-выода PCI-1711, но и создавать виртуальные пульты и мнемосхемы систем управления и пакет визуального моделирования VisSim, облегчающий моделирование динамических систем в реачьном времени Критерием выбора явилась простота освоения этих пакетов студентами

Пользовательские программы, разработанные при их активном участии, представляют собой модели отдечьных виртуальных блоков стенда Например реализованный в пакете Vissim распределитечь импучьсов (рис 19), предназначенный для управчения шаговым двигателем

Рис 19 Модель распределителя импульсов Он построен на основе генератора синусоидального сигнала с управляемой частотой В качестве входного сигнала используется значение скорости, поступающее с модели

двигателя, что позволяет имитировать работу любых приводов, используемых в системе управления перемещением электродов Выходные импульсы через плату ввода-вывода подключены к усилителям мощности электромеханического преобразователя

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Предложен метод повышения статической точности регулятора мощности дуговой электропечи, заключающийся в управлении положением зоны нечувствительности

2 Разработаны различные алгоритмы управления положением зоны нечувствительности и дана их классификация

3 Проведено сравнение алгоритмов позиционирования, сформулированы условия их применения и рекомендации по выбору параметров Показано, что лучшие результаты обеспечивают алгоритмы, использующие минимум априорной информации об объекте Это адаптивные алгоритмы с эталонной моделью, алгоритмы терминального управления, импульсного позиционирования

4 Разработаны структурные схемы моделей измерительных устройств, Д1я формирования каналов измерения выходных координат системы управления,

5 Предложен метод моделирования многофазных электрических цепей на основе неявного решения избыточной системы уравнений Достоинством метода является сохранение топологии моделируемой цепи и возможность сигнального представления параметров

6 Разработана модель системы управления перемещением электродов трехфазной электродуговой сталеплавильной печи, предназначенная для исследования алгоритмов управления положением нелинейной характеристики регулятора, состоящая из отдельных блоков, что позволяет легко менять исследуемые алгоритмы

7 Разработан и изготовлен лабораторный стенд для полунатурною моделирования системы управления перемещением электродов дуговой электропечи, используемый в учебном процессе кафедры для исследования различных алгоритмов регулирования

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах-

1 Иванушкин В А , Кожеуров В Н , Сарапулов Ф Н Моделирование регулятора мощности дуговой электропечи с управляемой зоной нечувствительности //Электротехника №1,2006 -с 33-36

2 Сарапулов Ф Н, Иванушкин, В А, Кожеуров В Н Энергосберегающие алгоритмы управления приводом перемещения электродов дуговой электропечи //

Материалы Всероссийского электротехнического конгресса «Электроэнергетика и электротехникаXXI века» ВЭЛК-2005 -М ВЭЛК, 2005 -с 145-147

3 Кожеуров В Н , Иванушкин В А , Исаков Д В , Сараиулов Ф Н Применение эталонных моделей в системах управления электроприводом технологических установок // Труды международной четырнадцатой научно-технической конференции «Электроприводы переменного тока» ЭППТ-2007 - Екатеринбург ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2007 -с 265-268

4 Иванушкин В А, Кожеуров В Н, Сарапулов Ф Н Совершенствование алгоритмов управления приводом перемещения электродов дуговой сталеплавильной печи //Электроприводы переменного тока Труды международной тринадцатой научно-технической конференции Екатеринбург УГТУ - УПИ, 2005 с 113-116

5 Кожеуров В Н, Иванушкин В А , Сарапулов Ф Н Ухарский С А Энергосберегающее управление электротехнологическими установками на основе нечеткой логики //Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием Екатеринбург ЕОУ ВПО УЕТУ-УПИ, 2006 - с 454-456

6 Кожеуров В Н , Иванушкин В А , Сарапулов Ф Н Повышение энергетической эффективности дуговой сталеплавильной печи //8-я региональная научно-практическая конференция «Энергосберегающие техника и технологии Сб докладов Екатеринбург ЗАО «Уральские Выставки», 2005 - с 99-101

7 Кожеуров В Н , Иванушкин В А , Сарапулов Ф Н Моделирование системы управления приводом перемещения электродов дуювой электропечи //V научно-практическая конференция с международным участием «Проблемы и достижения в промышленной энергетике» Сб докладов Екатеринбург ЗАО «Уральские Выставки», 2005 - с 135-138

8 Иванушкин, В А, Кожеуров В Н, Сарапулов Ф Н Динамическая модель электрической дуги переменного тока - Техника и технология, ISSN 1811-3532 М Компания Спутник+, 2005 №5 - с 48-49

9 Иванушкин, В А, Кожеуров В Н, Сарапулов Ф Н Математические модели в системе управления дуговой сталеплавильной печи - Техника и технология, ISSN 18113532 М Компания Спутник+, 2005 №5 - с 50-51

10 Иванушкин В А , Сарапулов Ф Н , Исаков Д В , Кожеуров В Н , Тельманова Ь Д О формировании структуры динамических моделей многофазных электрических систем в программе Simulmk //Новые информационные технологии в преподавании

электротехнических дисциплин (НИТЭ-98) Материалы четвертой международной научно-технической конференции Астрахань, 21-26 сентября 1998i С 112-115

11 Иванушкин, В А , Кожеуров В Н Сарапулов Ф Н Структурные схемы системы управления дуговой сталеппавильной печыо //Автоматизация и прогрессивные технологии Труды IV Межотраслевой научно-технической конференции (АПТ-2005) - Новоуральск Изд-воНГТИ 2005 - с 21-25

12 Кожеуров В Н , Иванушкин В А , Исаков Д В , Литвишко И Н Математическое моделирование системы управления дуговой сталеплавильной печи // Материалы региональной научно-технической конференции "Наука - Образование - Производство" В 4т Т 1 - Нижний 1атил НТИ(ф)ПУ-УПИ, 2007 с 166-167

13 Кожеуров ВН, Иванушкин В А, Исаков ДВ, Гамов AB Пути снижения инерционности задачников мощности регуляторов дуговых эчектропечей // Материалы научно-технической конференции «Наука - Образование - Производство», посвященной 60-летию Нижнетагильского технологического института УГТУ-УПИ В 3 е Т 1 Наука и производство опыт и перспективы развития Нижний Тагил НТИ (ф) I ОУ ВПО У1 ТУ-УГ1И, 2004 с 121

14 Кожеуров В Н , Иванушкин В А , Сарапучов Ф Н , Лигвишко И Н Сравнение методов позиционирования нелинейной характеристики ре1улятора перемещения электродов дуговой электропечи // Материалы региональной научно-технической конференции "Наука - Образование - Производство" В 4 т Т 1 - Нижний Тагил НТИ (ф) I ГУ-УПИ, 2007 с 168-171

15 Кожеуров ВН, Иванушкин В А, Исаков ДВ Расширение функционашных возможностей дифференциачьных устройств сравнения регуляторов мощности дуювых сталеплавильных печей // Материачы научно-технической конференции «Наука -Образование - Производство», посвященной 60-летию Нижнетагильского технологического института УГ1У-УПИ В 3 е Т 1 Наука и производство опыт и перспективы развития Нижний Тагил НТИ (ф) ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004 с 123-124

Кожеуров Владимир Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ ЗА СЧЕТ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛЯТОРА

Специальность 05 09 03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати 24 04 2007 Формат 60x84 '/,6 Бумага офсетная Гарнитура «Тайме» Ризография Уел печ л 1,39 Уч-изд л 1,66 Тираж 120 экз Заказ № 1191

Отпечатано в РИО НТИ (ф) УГТУ-УПИ 622031, г Нижний Тагил, ул Красногвардейская, 59

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ ЭЛЕКТРОДОВ ДУГОВОЙ

СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ.

1.1. Дуговая сталеплавильная печь как объект автоматического управления.

1.1.1. Технологический процесс плавки и условия регулирования электрического режима печи.

1.1.2. Основные положения теории электрической дуги.

1.1.3. Математические модели дуговой электропечи.

1.2. Регуляторы перемещения электродов дуговой сталеплавильной печи.

1.2.1. Законы регулирования.

1.2.2. Способы формирования нелинейной характеристики регулятора и ее изменения в процессе плавки.

1.3. Принципы построения устройств сравнения.

1.3.1. Устройства сравнения токового типа.

1.3.2. Устройства сравнения дифференциального типа.

1.4. Анализ методов повышения качества регулирования электрического режима дуговой электропечи.

Выводы по первой главе.

Глава 2. РЕГУЛЯТОРЫ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ С

УПРАВЛЯЕМОЙ НЕЛИНЕЙНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ.

2.1. Выбор регулируемого параметра и способа его измерения.

2.2. Способы управления нелинейной характеристикой регулятора

2.3. Методы управления положением зоны нечувствительности.

2.3.1. Импульсное позиционирование.

2.3.2. Метод позиционирования, основанный на компенсации нелинейной характеристики.

2.3.3. Метод позиционирования, основанный на терминальном управлении.

2.3.4. Методы, использующие обратную связь по скорости.

2.3.5. Адаптивное позиционирование.

2.3.6. Методы позиционирования на основе нечеткой логики.

Выводы по второй главе.

Глава 3. СТРУКТУРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ.

3.1. Формирование структуры динамической модели системы управления.

3.1.1. Функциональная схема модели.

3.1.2. Выбор структуры динамической модели короткой сети.

3.1.3. Определение длины дуги.

3.2. Моделирование привода.

3.3. Моделирование системы управления перемещением электродов с различными законами регулирования.

3.3.1. Пропорциональный закон регулирования.

3.3.2. Релейный закон регулирования.

Выводы по третьей главе.

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ МОЩНОСТИ С УПРАВЛЯЕМОЙ ЗОНОЙ

НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ.

4.1. Лабораторный стенд для исследования и отладки алгоритмов управления приводом перемещения электродов.

4.1.1. Функциональная схема стенда.

4.1.2. Аппаратная часть стенда.

4.1.3. Программное обеспечение стенда.

4.2. Разработка прикладного программного обеспечения лабораторного стенда.

4.3. Реализация алгоритмов позиционирования на лабораторном стенде.

Выводы по четвертой главе.

В последние десятилетия электросталеплавильное производство переживает научно-техническую революцию, сравнимую с появлением самой идеи использования дуги для плавки металлов. На основе достижений в области электроники, микропроцессорной техники, регулируемого электропривода проектируются новые и модернизируются существующие дуговые сталеплавильные печи (ДСП). Целью проводимых мероприятий является решение двух основных задач: повышение производительности сталеплавильных агрегатов и снижение их энергопотребления при условии обеспечения высокого качества получаемого металла. И хотя для решения этих задач оптимизация режимов плавки в целом существенно эффективнее оптимизации отработки отдельных возмущений [46], но, с другой стороны, эффективная работа ДСП без совершенных систем автоматического управления (САУ) перемещением электродов невозможна, так как при широкой гамме возмущений сложно обеспечить поддержание заданного электрического режима с требуемой точностью.

Одним из основных параметров, влияющих на энергетические характеристики ДСП, является дисперсия тока дуги, определяющая как удельный расход электроэнергии, так и качество выплавляемой стали. Колебания тока возникают не только вследствие случайных изменений длины дуги (особенно в начальной стадии плавки), но и вследствие несовершенства регулятора тока, часто нуждающегося как в замене используемого привода перемещения электрода, так и алгоритма управления.

Эта, весьма актуальная, задача решается путем детального изучения технологического процесса плавки, построения адекватных математических моделей объекта управления, измерительных и управляющих устройств и их использования при синтезе САУ.

Анализ существующих систем управления показывает, что характерной особенностью всех используемых в настоящее время регуляторов мощности дуговых электропечей является наличие зоны нечувствительности, исключающей перемещение электродов при небольших случайных изменениях тока дуги. Вместе с тем, отработка перемещения, превышающего указанную зону, приводит к появлению статической ошибки. Это вызывает колебания температуры в печи и несимметрию нагрузки печного трансформатора.

Для эффективного использования трансформатора и повышения энергетических показателей электропечной установки в целом, необходимо уменьшить ошибку, вызванную наличием зоны нечувствительности.

Целью работы является повышение точности системы управления приводом перемещения электродов дуговой электропечи за счет позиционирования нелинейной характеристики регулятора. Основные задачи исследования:

1. Анализ существующих систем управления приводом перемещения электродов дуговой электропечи;

2. Разработка методов и алгоритмов управления положением зоны нечувствительности для повышения статической точности регулятора мощности дуговой электропечи и их исследование;

3. Разработка модели системы управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи.

4. Моделирование системы управления приводом перемещения электродов с управляемой зоной нечувствительности;

5. Сравнение различных алгоритмов позиционирования и' разработка предложений по их использованию.

Аннотация диссертационной работы по главам.

В первой главе рассмотрены основные этапы технологического процесса плавки, приведены сведения из теории электрической дуги, дана функциональная схема дуговой электропечи как объекта управления, описаны управляющие и возмущающие сигналы, известные математические модели. Определены вытекающие из специфики технологического процесса требования к системе управления перемещением электродов, рассмотрены различные законы управления и методы их улучшения. Проведен обзор устройств сравнения, намечены пути их совершенствования. На основе анализа методов повышения качества регулирования сформулированы задачи исследования.

Во второй главе рассмотрены регуляторы мощности дуговой электропечи с управляемой нелинейной характеристикой. Описаны методы управления положением зоны нечувствительности регулятора. Показано, что среди методов управления позиционированием предпочтение следует отдать алгоритмам импульсного и адаптивного позиционирования на основе эталонной модели. Первые просты в реализации, а вторые позволяют получить требуемый закон изменения ошибки системы.

Третья глава посвящена особенностям применения рассмотренных алгоритмов в системе управления перемещением электродов трехфазной электропечи. Предложена функциональная схема модели, разработанной для проверки работоспособности различных алгоритмов и их сравнения. Приведены схемы моделей функциональных блоков для программного пакета Simulink. Представлены результаты моделирования системы управления с различными законами регулирования и методами позиционирования нелинейной характеристики регулятора.

В четвертой главе содержатся результаты сравнения методов управления положением нелинейной характеристики регулятора дуговой электропечи для трехфазной и однофазной дуги, полученные с помощью разработанной модели и созданного на кафедре АТПС Нижнетагильского филиала УГТУ-УПИ лабораторного стенда для полунатурного моделирования системы управления перемещением электродов дуговой электропечи. Дано краткое описание стенда, используемых аппаратных и программных средств.

В заключении приведены основные выводы по результатам диссертационной работы.

На защиту выносится:

1. Метод повышения статической точности регулятора мощности дуговой электропечи, заключающийся в управлении положением зоны нечувствительности.

2. Алгоритмы управления положением зоны нечувствительности регулятора мощности, условия их применения и рекомендации по выбору параметров.

3. Метод моделирования многофазных электрических цепей без нулевого провода, основанный на неявном решении избыточной системы уравнений, составленных на основе второго закона Кирхгофа, наилучшим образом отражающий топологию цепи.

4. Модель системы управления приводом перемещения электродов дуговой электропечи, предназначенная для сравнения различных алгоритмов позиционирования и результаты сравнения.

5. Модели системы управления приводом перемещения электродов трехфазной дуговой электропечи с различными алгоритмами регулирования.

Выводы по четвертой главе

1. Разработанный лабораторный стенд можно использовать в учебном процессе для разработки и отладки алгоритмов управления электромеханических систем.

2. Проверка алгоритмов позиционирования нелинейной характеристики регулятора с помощью этого стенда подтверждает их работоспособность.

3. Сравнение различных алгоритмов позиционирования показывает, что лучшими являются те из них, которые используют минимум априорной информации об объекте управления. Это обусловлено тем, что дуговая печь является многорежимным нелинейным нестационарным объектом, подверженным большому числу случайных возмущений, что делает детерминированные методы управления малоэффективными.

4. Перспективными с точки зрения реализации и использования являются методы импульсного и адаптивного позиционирования с эталонной моделью. Первые в силу простоты реализации, а вторые потому, что позволяют реализовать требуемый закон управления положением нелинейной характеристики.

5. Методы терминального управления и методы, использующие нелинейную связь по скорости, которые, несмотря на различный математический аппарат, приводят к одному и тому же структурному решению задачи позиционирования для объекта управления второго порядка, хотя и являются эффективными, но требуют предварительной настройки.

6. Методы управления положением нелинейной характеристики зоны нечувствительности позволяют выровнять токи в фазах, обеспечить более равномерное расплавление шихты под каждым электродом, уменьшить потребляемую мощность примерно на 2%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе решена актуальная задача повышения статической точности системы управления перемещением электродов дуговой сталеплавильной печи. Ее решение позволяет не только улучшить условия работы печного трансформатора за счет выравнивания токов отдельных фаз, но и точнее поддерживать температурный режим в печи, что позволяет, как показывают результаты моделирования, сократить удельный расход электроэнергии на 2 - 3 %.

В процессе работы получены следующие научные результаты:

1. Предложен метод повышения статической точности регулятора мощности дуговой электропечи, заключающийся в управлении положением зоны нечувствительности.

2. Разработаны различные алгоритмы управления положением зоны нечувствительности и дана их классификация.

3. Проведено сравнение различных алгоритмов позиционирования, сформулированы условия их применения и рекомендации по выбору параметров.

4. Разработаны структурные схемы измерительных устройств, для формирования каналов наблюдения и измерения выходных координат системы управления.

5. Предложен метод моделирования многофазных электрических цепей без нулевого провода на основе неявного решения избыточной системы уравнений, составленных на основе второго закона Кирхгофа, наилучшим образом отражающий топологию цепи.

6. Разработана модель короткой сети трехфазной дуговой электропечи переменного тока, использующая неявный метод решения дифференциальных уравнений с сигнальным представлением параметров, совпадающая по структуре с однофазной.

7. Разработаны модели системы управления приводом перемещения электродов трехфазной дуговой электропечи с различными алгоритмами регулирования.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Кожеуров В.Н. и др. Моделирование регулятора мощности дуговой электропечи с управляемой зоной нечувствительности. / Иванушкин В. А., Кожеуров В.Н., Сарапулов Ф.Н. // Электротехника. №1, 2006.-с. 33-36.

2. Кожеуров В.Н. и др. Энергосберегающие алгоритмы управления приводом перемещения электродов дуговой электропечи. / Сарапулов Ф. Н., Иванушкин В. А., Кожеуров В.Н. // Материалы Всероссийского электротехнического конгресса «Электроэнергетика и электротехника XXI века» ВЭЛК-2005. - М.: ВЭЛК, 2005. - с. 145-147.

3. Кожеуров В.Н. и др. Совершенствование алгоритмов управления приводом перемещения электродов дуговой сталеплавильной печи. / Иванушкин В. А., Кожеуров В.Н., Сарапулов Ф.Н. //Электроприводы переменного тока: Труды международной тринадцатой научно-технической конференции. Екатеринбург: УГТУ - УПИ, 2005. - с. 113116.

4. Кожеуров В.Н. и др. Применение эталонных моделей в системах управления электроприводом технологических установок. / Кожеуров В. Н., Иванушкин В. А., Исаков Д. В., Сарапулов Ф. Н. // Труды международной четырнадцатой научно-технической конференции «Электроприводы переменного тока» ЭППТ-2007. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2007. - с. 265-268.

5. Кожеуров В.Н. и др. Энергосберегающее управление электротехнологическими установками на основе нечеткой логики. / Кожеуров В. Н., Иванушкин В. А., Сарапулов Ф. Н., Ухарский С. А. -//Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий. Труды

Всероссийской научно-технической конференции с международным участием АПЭЭТ-06. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2006. -с. 454-456.

6. Кожеуров В.Н. и др. Структурные схемы системы управления дуговой сталеплавильной печью. / Иванушкин В. А., Кожеуров В.Н., Сарапулов Ф.Н. // Автоматизация и прогрессивные технологии: Труды IV Межотраслевой научно-технической конференции (АПТ-2005). -Новоуральск: Изд-во НГТИ, 2005. - с. 21-25.

7. Кожеуров В.Н. и др. Моделирование системы управления приводом перемещения электродов дуговой электропечи. / Кожеуров В. Н., Иванушкин В. А., Сарапулов Ф. Н. //V научно-практическая конференция с международным участием «Проблемы и достижения в промышленной энергетике». Сб. докладов. - Екатеринбург: ЗАО «Уральские Выставки», -2005.-с. 135-138.

8. Кожеуров В.Н. и др. Повышение энергетической эффективности дуговой сталеплавильной печи. / Кожеуров В. Н., Иванушкин В. А., Сарапулов Ф. Н. // 8-я региональная научно-практическая конференция «Энергосберегающие техника и технологии. Сб. докладов. Екатеринбург: ЗАО «Уральские Выставки»,- 2005. - с. 99-101

9. Кожеуров В.Н. и др. О формировании структуры динамических моделей многофазных электрических систем в программе Sivulink. / Иванушкин В.А., Сарапулов Ф.Н., Исаков Д.В., Кожеуров В.Н., Тельманова Е.Д. // Новые информационные технологии в преподавании электротехнических дисциплин (НИТЭ-98). Материалы четвертой международной научно-технической конференции. Астрахань, 21-26 сентября 1998. - с. 112-115.

10. Кожеуров В.Н. и др. Математические модели в системе управления дуговой сталеплавильной печи. / Иванушкин В. А., Кожеуров В.Н., Сарапулов Ф.Н. // Техника и технология, ISSN 1811-3532. - М.: Компания Спутник+, 2005. №5. - с. 50-51.

11. Кожеуров В.Н. 'и др. Динамическая модель электрической дуги переменного тока. / Иванушкин В. А., Кожеуров В.Н., Сарапулов Ф.Н. // Техника и технология. ISSN 1811-3532. - М.: Компания Спутник+, 2005. №5.-с. 48-49.

12. Кожеуров В.Н. и др. Расширение функциональных возможностей дифференциальных устройств сравнения регуляторов мощности дуговых сталеплавильных печей. / Кожеуров В. Н., Иванушкин В. А., Исаков Д. В // Материалы научно-технической конференции «Наука - Образование -Производство», посвященной 60-летию Нижнетагильского технологического института УГТУ-УПИ. В 3 т. Т. 1: Наука и производство: опыт и перспективы развития. - Нижний Тагил: НТИ (ф) ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. с. 123-124.

13. Кожеуров В.Н. и др. Сравнение методов позиционирования нелинейной характеристики регулятора перемещения электродов дуговой электропечи. / Кожеуров В. Н., Иванушкин В. А., Сарапулов Ф. Н., Литвишко И. Н. // Материалы региональной научно-технической конференции «Наука - Образование - Производство» В 4 т. Т. 1. -Нижний Тагил: НТИ (ф) ГТУ-УПИ, 2007. - с. 168-171.

14. Кожеуров В.Н. и др. Математическое моделирование системы управления дуговой сталеплавильной печи. / Кожеуров В. Н., Иванушкин В. А., Исаков Д. В., Литвишко И. Н. // Материалы региональной научно-технической конференции «Наука - Образование - Производство» В 4 т. Т. 1. - Нижний Тагил: НТИ (ф) ГТУ-УПИ, 2007.- с. 166-167.

15. Кожеуров В.Н. и др. Пути снижения инерционности задатчиков мощности регуляторов дуговых электропечей. / Кожеуров В. Н., Иванушкин В. А., Исаков Д. В., Гамов А. В. // Материалы научно-технической конференции «Наука - Образование - Производство», посвященной 60-летию Нижнетагильского технологического института УГТУ-УПИ. В 3 т. Т. 1: Наука и производство: опыт и перспективы развития. - Нижний Тагил: НТИ (ф) ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004.-c.121

16. Кожеуров В.Н. и др. Пути оптимизации регуляторов положения электродов дуговых электропечей. / Кожеуров В. Н., Иванушкин В. А., Исаков Д. В., Гамов А. В. // Материалы научно-технической конференции «Наука - Образование - Производство», посвященной 60-летию Нижнетагильского технологического института УГТУ-УПИ. В 3 т. Т. 1: Наука и производство: опыт и перспективы развития. - Нижний Тагил: НТИ (ф) ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. с. 122

17. Кожеуров В.Н. и др. Моделирование однофазной дуги переменного тока. / Прохоров А. С. Кожеуров В. Н. // В книге: Материалы научно-практической конференции студентов и аспирантов НТИ(ф) УГТУ-УПИ «Наука, Производство, Экономика: опыт и перспективы развития». В 2 т. Т.1. - Нижний Тагил: НТИ (ф) ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. - С. 34-36

18. Кожеуров В.Н. и др. Структурное моделирование электромеханических систем / Ухарский С. А., Кожеуров В. Н. // В книге: Материалы научно-практической конференции студентов и аспирантов НТИ(ф) УГТУ-УПИ «Наука, Производство, Экономика: опыт и перспективы развития». В 2 т. Т.1. - Нижний Тагил: НТИ (ф) ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. - С. 37^0

1. Автоматическое управление электротермическими установками. /А. М. Кручинин, К. М. Махмудов, Ю. М. Миронов и др.; Под ред. А. Д. Свенчанского. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 416 с.

2. Андрианова А. Я., Паранчук Я. С., Лозинский А. О. Некоторые вопросы использования интеллектного управления в дуговых сталеплавильных печах. Электрометаллургия, 2004. №3. с. 30 37.

3. Браславский И. Я., Ишматов 3. Ш., Поляков В. Н. Энергосберегающий асинхронный электропривод. М.: Академия, 2004,256с.

4. Виноградов В. М. Автоматический регулятор мощности на тиристорах для дуговых сталеплавильных печей. //Бюллетень института ЦНИИ черметинформация, 1971. № 2. с. 36-37.

5. Гарнов В. К. и др. Оптимизация работы мощных электрометаллургических установок, М.: Металлургия, 1975. - 336с.

6. Гитгарц Д. А. Автоматизация плавильных электропечей с применением микроЭВМ. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 136с.

7. Глинков М. А., Глинков Г. М. Общая теория печей. М.: Металлургиздат, 1978. - 264 с.

8. Данцис Я. Б. Методы электротехнических расчетов мощных электропечей. JL: Энергоиздат, 1982. - 232 с.

9. Дукмасов В. Г., Агеев JI. М. Состояние и развитие технологий и оборудования в мировой металлургии. Справочник. /Под ред. Г.П. Вяткина. Челябинск: ЮУрГУ, 2002. - 187 с.

10. Егоров А. В. Электроплавильные печи черной металлургии. -М.: Металлургия, 1985. 280с.

11. Елманова JI. П. Исследование и расчет электромеханических колебаний в дуговых сталеплавильных электропечах с целью оптимизации режимов работы и совершенствования конструкций: Автореф. дисс. канд. техн. наук. Новосибирск, 1996.

12. Ефроймович Ю. Е., Фейгин В. И. Автоматическое регулирование дуговых сталеплавильных печей. М.: Металлургиздат, 1951. - 263 с.

13. Задатчик мощности регулятора электрического режима дуговой электропечи: А.с. 7083543 СССР, Н 05 В 7/148, F 27 D 11/10, G 05 F 1/02. / В.А.Иванушкин, С.Е. Зубарев, Ю.Г. Тимеев, В.М. Томушкин; Заявл. 22.09.1977; Опубл. 05.01.1980. Бюл. № 1.

14. Задатчик мощности регулятора электрического режима дуговой электропечи: А.с. 1136330 СССР Н 05 В 7/148. / В.А. Иванушкин, С.Е. Зубарев, Ю.Г. Тимеев, И.Р. Мельниченко; Заявл. 28.07.1983; Опубл. 23.01.1985. Бюл. № 3.

15. Иванушкин В. А., Кожеуров В.Н., Сарапулов Ф.Н. Моделирование регулятора мощности дуговой электропечи с управляемой зоной нечувствительности //Электротехника. №1,2006. с. 33-36.

16. Иванушкин В. А., Сарапулов Ф. Н., Шымчак П. Структурное моделирование электромеханических систем и их элементов. Щецин: изд-во Щецинского ун-та, 2000. - 310 с.

17. Иванушкин В. А., Кожеуров В.Н., Сарапулов Ф.Н. Динамическая модель электрической дуги переменного тока. Техника и технология. ISSN 1811-3532. - М.: Компания Спутник+, 2005. №5. с. 48-49.

18. Иванушкин В. А., Кожеуров В.Н., Сарапулов Ф.Н. Математические модели в системе управления дуговой сталеплавильной печи. Техника и технология, ISSN 1811-3532. - М.: Компания Спутник*, 2005. №5. -с. 50-51.

19. Ионов Ю.Г. Поведение электродуговой динамической системы при малых отклонениях от состояния равновесия. //Электричество. 1989, № 9. с. 65-70.

20. Исследование электротехнических процессов и устройств: Методические указания к лабораторному практикуму /А. В. Карочкин, Н. М. Пирумян, Ф. Н. Сарапулов, Б. А. Сокунов, И. В. Черных, Л. И. Иванова. -Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1998. -46с.

21. Казаков О. А. О вольт-амперной характеристике дугового разряда переменного тока. //Электричество. 1995, № 8. с. 49-56.

22. Климовицкий М. Д., Копелович А. П. Автоматический контроль и регулирование в черной металлургии. М.: Металлургия, 1967. - 789 с.

23. Кожеуров В. Н. Применение методов локальной оптимизации при синтезе систем управления. /В сб. «Информационные и управляющие элементы и системы». Челябинск: изд-во ЧПИ, 1980. с. 19-20.

24. Производство» В 4 т. Т. 1. Нижний Тагил: НТИ (ф) ГТУ-УПИ, 2007. -с.168-171.

25. Кожеуров В. Н., Прохоров А. С. Моделирование однофазной дуги переменного тока. //Наука, производство, экономика: опыт и перспективы взаимодействия : Материалы науч.-практ. конф. : в 2-х т. Т.1. Нижний Тагил: НТИ(ф) УГТУ УПИ, 2005. -С. 46-48.

26. Кузовкин В.А. Теоретическая электротехника: Учебник. М.: Логос, 2002. -480 е.: ил.

27. Лурье Б. Я., Энрайт П. Дж. Классические методы автоматического управления. /Под ред. А. А. Ланнэ. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. -640 е.: ил.

28. Леушин А. И. Дуга горения. М.: Металлургия, 1973. - 240с.: ил.

29. Лозинский О.Ю:, Паранчук Я.С. Оптимизация режимов системы управления процессом электросталеплавления в дуговых сталеплавильных печах. //Электротехника, 2004. №6. с. 50 - 54.

30. Макаров А. Н. Теплообмен в дуговых сталеплавильных печах. Тверь: ТГТУ, 1998.- 184 с.

31. Макаров А. Н., Макаров Р. А., Зуйков Р. М. Определение коэффициента полезного действия дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов //Известия вузов. Черная металлургия, 2001. №2. -с. 12-17.

32. Макаров А. Н., Макаров Р. А. Распределение потоков излучения дуг в дуговых сталеплавильных печах трехфазного и постоянного токов в период расплавления. //Известия вузов. Черная металлургия, 1998. №2.-с. 11-14.

33. Макаров А. Н., Макаров Р. А. Теплоотдача электрических дуг в плазменно-дуговых и дуговых сталеплавильных печах трехфазного и постоянного токов // Известия вузов. Черная металлургия, 1999. №6. с. 16-19.

34. Макаров А. Н., Макаров Р. А., Острик Б. Б. Математическая модель для расчета угловых коэффициентов излучения дуг сталеплавильных печей // Электротехнология: сегодня и завтра : Тез. докл. всеросс. научн. конф. ЭТ-97. Чебоксары, ЧГУ. 1997. С. 55-56.

35. Макаров А. Н., Шимко М. Б., Острик Б. Б. Анализ основных технико-экономических показателей работы дуговых сталеплавильных печей постоянного и переменного тока. //Электрометаллургия, 2004. №3. С. 5-9.

36. Марков Н.А., Баранник О.В. Эксплуатационный контроль электрических параметров дуговых электропечей. М.: Энергия, 1973. - 104 е., ил.

37. Марков Н. А. Электрические цепи и режимы дуговых электропечных установок. М.: Энергия, 1975. - 204 с.

38. Математическое ' моделирование электромеханических процессов в дуговых сталеплавильных печах / В. С. Чередниченко, Р. А. Бикеев, М. Г. Кузьмин и др. // Науч. вест. НГТУ, 2004. № 2. с. 141-158.

39. Минеев Р. В., Михеев А. П., Рыжнев Ю. Л. Графики нагрузок дуговых электропечей. М.: Энергия, 1977. - 120 е., ил.

40. Миронов Ю. М., Петров В. Г. Рабочие характеристики дуговых электропечей. // Материалы Всероссийского электротехнического конгресса «Электроэнергетика и электротехника XXI века» ВЭЛК-2005. -М.: ВЭЖ, 2005. с. 204-207.

41. Миронов Ю. М. Передаточные функции электрической цепи электрометаллургической печи как элемента системы управления. //Электричество, 1978. № 8. с. 88-91.

42. Миронов Ю.М. Об оптимизации электрических режимов и параметров дуговых сталеплавильных печей. // Электрометаллургия, № 9, с.25-32.

43. Миронов Ю. М. Теоретическая электротехника электрических электродных печей. Чебоксары: ЧТУ, 1997. 232с.

44. Миронова А. Н., Миронов Ю.М. Электротехнологическая эффективность дуговых сталеплавильных печей. Учебное пособие. /Под ред. Ю. М. Миронова-Чебоксары: ЧТУ, 1999.-154с.

45. Морозов А. Н. Современное производство стали в дуговых печах. Челябинск: Металлургия, 1987. 175 с.

46. Нейман JI.P., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. Т.1.- Л.: Энергоиздат, 1981. 536 с.

47. Никольский Л. Е., Смоляренко В. Д., Кузнецов Л. И. Тепловая работа дуговых сталеплавильных печей. М.: Металлургия, 1981. - 319 е., ил.

48. Новиков О. Я. Устойчивость электрической дуги. Л.: Энергия, 1978.

49. Окороков Н. В. Дуговые сталеплавильные печи. М.: Металлургия, 1971.- 344., ил.

50. Патрушев В.И. Динамическая модель электрических процессов в фазе дуговой сталеплавильной печи. Специальные электрические машины и электромашинные системы: Межвузовский сборник научных работ. -Пермь: Изд-во Пермского ун-та, 1978, с. 126-131.

51. Пирожников В. Е. Автоматизация электросталеплавильного производства. — М.: Металлургия, 1985.184 с.

52. Пирожников В. Е., Каблуковский А. Ф. Автоматизация контроля и управления электросталеплавильными установками. М.: Металлургия, 1974. 208с.

53. Пирожников В. Е., Лапшин И. В., Дрожилов А. А., Фридлянд Л. С. Управление дуговыми сталеплавильными печами высокой мощности. -М.: ЦНИИИнформации и технико-экономических исследований ЧМ. ЭИ: вып. №3, 1975., с. 1-6.

54. Попов Е.А., Рожков В.И. Применение частотно-регулируемого асинхронного двигателя в системе управления движением электродасталеплавильной' электродуговой печи. //Известия вузов. Электромеханика, 2005. № 2. с. 78-80.

55. Приспосабливающиеся автоматические системы / Под ред. Э. Мишкина, JI. Брауна. М.: Изд-во иностранной литературы, 1963. 670 с.

56. Прикладные нечеткие системы/Асаи К., Ватада Д., Иваи С. и др./Под ред. Т. Тэрано, К. Асаи, М. Сугено.- М.: Мир, 1993.-368 с.

57. Рабинович В. J1. и др. Влияние изменения параметров дуг сталеплавильной печи на динамику системы регулирования. // ЭИ сер. Сталеплавильное производство. М.: ЦНИИИиТЭИ ЧМ. 1978. Вып. 3. с. 7-13.

58. Регулятор мощности дуговой электропечи: А.с. 635628 СССР Н 07 В 7/148 F27 D11/10 G05 F1//02. / В.А. Иванушкин и др.; Заявл. 01.07.1977; Опубл. 30.11.1978. Бюл. № 44.

59. Регулятор мощности дуговой электропечи: А.с. 678733 СССР Н 07 В 7/148 F27 D11/10 G05 F1//02. / Иванушкин В.А. и др.; Заявл. 30.01.1978; Опубл. 05.08.1979. Бюл. № 29.

60. Регулятор мощности дуговой электропечи: А.с. 678732 СССР Н 07 В 7/148 F27 D11/10 G05 F1//02. / Иванушкин В.А. и др.; Заявл. 28.12.1977; Опубл. 05.08.1979. Бюл. № 29.

61. Регулятор мощности дуговой электропечи: А.с. 1965375 СССР Н 05 В 7/148. / В.А. Иванушкин.; Заявл. 05.03.1986; Опубл. 07.01.1988. Бюл. № 1.

62. Регулятор мощности дуговой электрической печи: А.с. 463241 СССР Н 05 В 7/004 F27 D 11/10. / Матисон А.Г. и др.; Заявл. 07.02.1973; Опубл. 05.03.1975. Бюл. №9.

63. Регулятор мощности дуговой электропечи: А.с. 698174 СССР Н 05 В 7/148 F27 D 11/10. / Иванушкин В.А. и др.; Заявл. 21.06.1978; Опубл. 15.11.1979. Бюл. №42.

64. Салтыков В. М., Салтыкова В. А. Электромагнитная совместимость дуговых сталеплавильных печей в системах электроснабжения. -Тольятти: Кассандра, 1998.

65. Сапко А. И. Исполнительные механизмы регуляторов мощности дуговых электропечей. -М.: Энергия, 1969 128с.

66. Сарапулов Ф. Н. Расчет параметров цепей электротехнологических установок. Учебное пособие. Екатеринбург: УГТУ, 1999.-83 с.

67. Свенчанский А. Д., Трейзон 3. Л., Мнухин Л. А. Электроснабжение и автоматизация электротермических установок. М.: Энергия, 1980.

68. Свенчанский А. Д., Гуттерман К. Д. Автоматическое регулирование электрических печей. -, М.: Энергия. 1965 479с.

69. Сисоян Г. А. Электрическая дуга в электрической печи. М., Металлургия, 1974. -304с.

70. Смелянский М. Я., Минеев Р. В., Михеев А. Л. Вероятностные характеристики пульсаций тока мощных дуговых электропечей // Электричество. 1974. № 4. С. 65-68.

71. Смит Отто Дж. М. Автоматическое регулирование. М.: Физматгиз, 1962.- 848 е., ил.

72. Смоляренко В. Д. Высокомощные дуговые сталеплавильные печи. М.: Энергия, 1976. 103 е., ил.

73. Соколов М. М., Рубцов В. П. Дискретный электропривод механизмов электротермических установок. М.: Энергатомиздат, 1986,-119с.

74. Хаинсон А. В., Дрогин В. И., Пирогов Н. А. Исследование электрических режимов дуговых сталеплавильных печей с учетом случайных колебаний напряжений дуг // Электротехника. 1983. № 7. С. 11 -13.

75. Чередниченко В. С., Аньшаков А. С., Кузьмин М. Г. Плазменные электротехнологические установки Учебное пособие для вузов / Под ред. В. С. Чередниченко. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. - 508 с.

76. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты, Р.Т. Шрейнер. Екатеринбург: УРО РАН, 2000. - 654с.

77. Электрические промышленные печи. Дуговые печи и установки специального нагрева /Под ред. А. Д. Свенчанского. М.: Энергоиздат, 1981.-218 с.

78. Электрооборудование и автоматика электротермических установок. Справочник. /Под ред. А. П. Альтгаузена. М.: Энергия, 1978 - 303с.

79. Электропривод и автоматизация промышленных установок как средство энергосбережения. // И. А. Авербах, Е. И. Барац, И. Я. Браславский, 3. Ш. Ишматов. Екатеринбург: Свердловгосэнерго-надзор, 2002.- 28с.

80. Bedin М. Electric Arc Furnace with Current Supplied via a Saturable Reactor. Danieli News 112 Special issue for METEC 94. 4th International

81. Exhibition for Metallurgical Tehnology and Equipment; Dusseldorf, June, 1994. pp. 8—17.

82. Meusel W., Waldmann H. Coordinate transformation of multi-term regulation systems for the compensation and symmetrization of three- phase supplies / " Siemens Forsch. und Entwicklungsber", 1977, 6 № 1, pp. 29-38.

83. Treppschuh F., Badusch L., Fuchs H., Schubert V., Schaefers K. New technologies in electric steelmaking — applications and performance // Stahl und Eisen 2003. № 2. pp. 53-56.