Modelarea, identificarea și conducerea sistemelor cu arc electric ; Aplicații privind cuptorul cu arc electric

Abstract

În cadrul prezentei lucrări se abordează domeniul de actualitate al conducerii proceselor metalurgice folosind metode convenționale și neconvenționale (logica fuzzy) cu particularizare la problematica modelării și conducerii procesului de elaborare al oțelului în cuptorul cu arc electric trifazat cu acțiune directă. Au fost dezvoltate modelele matematice bazate pe reprezentarea caracteristicii curent-tensiune a arcului electric, realizându-se analize comparative privitoare la influența parametrilor modelelor arcului, dar și a tensiunii din secundarul transformatorului cuptorului asupra tensiunii, curentului și puterii arcului electric. Modelele au fost validate prin compararea datelor obținute prin simulare cu cele achiziționate de la un cuptor real. De asemenea au fost dezvoltate modele bazate pe rețele neuronale artificiale de tip perceptron multistrat (MLP) sau rețele cu funcții de bază radiale (RBF) care au capacitatea de a învăța comportamentul sistemului. Un alt tip de rețea neuronală dezvoltată este rețeaua neuro-fuzzy adaptivă (ANFIS) care permite prescrierea valorilor curenților și ale tensiunilor arcului electric în funcție de datele achiziționate de la instalația tehnologică reală, luând în considerare un anumit pas de eșantionare. S-au propus sisteme de conducere utilizate în vederea obținerii puterii maxime sau a unei puteri impuse a arcului electric prin modificarea vitezei și a sensului de deplasare al electrozilor de la cuptorul cu arc electric trifazat și anume: sistem cu regulator fuzzy cu o intrare și o ieșire; sistem cu un regulator fuzzy cu două intrări și o ieșire; sisteme bazate pe regulatoare clasice de tip proporțional (P), proporțional-integrator (PI), proporțional-derivativ (PD), proporțional-integrator-derivativ (PID); sisteme bazate pe strategii de conducere adaptivă în care se utilizează un regulator fuzzy pentru a seta parametrii regulatoarelor clasice. Sistemele de conducere propuse au fost analizate și comparate între ele pentru a evidenția care dintre acestea oferă performanțe mai bune referitoare la timpul de răspuns, suprareglajul obținut, respectiv la stabilitatea sistemului.