连铸结晶器液位预测控制系统研究

黄 鹤，谢剑刚

（武汉科技大学 机械自动化学院，湖北 武汉 430081）

1 引言

在连铸生产中，结晶器钢水液位不稳定会直接造成连铸坯表面夹渣、鼓肚、裂纹等缺陷，甚至还会导致浇注过程中产生溢钢和漏钢事故[1-2]。因此结晶器的液位保持在一个相对恒定的位置十分必要，对保证连铸机安全生产，减轻操作者的劳动强度等方面都有着至关重要的作用。

为了保持结晶器液位稳定，近年来已有许多学者对结晶器钢水液位补偿控制做了一些研究，主要方法有PID控制、模糊控制、自适应控制等。例如PID控制，该方法只有在特定工艺条件下才能实现较好的液位闭环控制，其缺陷在于：（1）系统抗干扰性能较差；（2）滑动水口存在死区、摩擦、腐蚀、堵塞等原因而使液位控制系统具有明显的非线性特征[3]。为此研究学者将自适应以及模糊控制等先进控制方法用于保证结晶器液位稳定，改进后的液位稳定性比PID控制方法有一定改善，但仍不能很好地克服补偿滞后对结晶器液位的影响[4-7]。文献[8-10]加大微分控制的权重，将有一定预测能力的控制方法用于结晶器液位控制系统，它是将结晶器液位控制系统设定为一个线性无约束的对象，但真实的连铸生产过程中此系统应满足多种约束条件和适应参数的随机变化。针对这对这种情况，笔者提出一种半主动预测控制法对结晶器液位进行补偿。该方法能够很好地适应多种约束条件并提前消除扰动带来的结晶器液位波动，提高了系统的响应速度，从而实现结晶器液位的鲁棒控制。……