[发明专利]一种自动烧炉眼的方法

权利要求书

1.一种自动烧炉眼的方法，主要用于电石炉自动烧眼控制，其特征在于，包括以下单元：

给定电流设定单元，用于设定给定初始电弧电流值；

路径设置单元，根据炉眼表面形状规划烧穿路径；

控制器单元，给运动执行单元运动指令，与路径设置单元共同决定运动执行单元下一时刻的待运动位置；

运动执行单元，根据路径设置单元和控制器单元的指令执行运动；

烧穿器单元，烧炉眼的执行单元，产生电弧，安装在运动执行单元执行端；

供电单元，给烧穿器供电；

电流检测单元，检测电弧电流，输出电弧电流有效值，电弧电流有效值由电弧弧长决定；

电流控制策略单元，处理检测电弧电流有效值，按照电流控制策略给出反馈电流值；

设定初始状态，给定电流设定单元设定给定电流值，路径设置单元给定表面形状规划烧穿路径，运动执行单元带动烧穿器单元运动到烧穿路径起点；

控制过程，供电单元给烧穿器单元供电产生电弧，电流检测单元检测实时电弧电流并输出电弧电流有效值，电流控制策略单元处理电弧电流有效值，按照电流控制策略给出反馈电流值，反馈电流值与给定电流值叠加得到偏差值e，e输入控制器单元，控制器单元与路径设置单元共同决定运动执行单元下一时刻的待运动位置，路径设置单元限定烧穿路径，控制器单元控制运动执行单元运动速度，反馈电流值小于给定初始电弧电流值时烧穿器单元沿规划烧穿路径前进，反馈电流值大于给定初始电弧电流值时烧穿器单元沿规划烧穿路径后退，反馈电流值与给定初始电弧电流值相等时烧穿器单元运动速度为零，烧穿器单元随控制器单元一起运动，改变了电弧弧长，电流检测单元检测到电弧弧长改变后的电弧电流并输出电弧电流有效值，重复控制过程直到烧眼完成。

2.根据权利要求1所述的一种自动烧炉眼的方法，其特征在于，给定初始电弧电流值为烧穿器产生电弧加热功率最大时的电流

式中：

U₀为变压器侧的电压的有效值，r₂为线路电阻，X_d为短路电抗。

3.根据权利要求1所述的一种自动烧炉眼的方法，其特征在于控制器单元使用BP-PID控制器，其控制步骤包括：

步骤1，设置规划烧穿路径，控制烧穿器单元运动到规划烧穿路径初始位置；

步骤2，确定BP神经网络结构，给出神经网络的初始加权系数、初始阀值、学习速率及动量因子；

步骤3，给定初始电弧电流值，检测反馈电流值，计算BP神经网络的输入X₁，X₂，X₃：

式中，e(k)、e(k-1)和e(k-2)分别为采样时刻k、k-1和k-2反馈电流值与给定初始电弧电流值的偏差值；

步骤4，BP神经网络按照设定程序更新自身的加权系数、阀值；

步骤5，将X₁，X₂，X₃输入BP神经网络,得到输出结果c₁，c₂，c₃，作为PID控制的三个参数；

式中，K_P，K_I，K_D分别为比例、积分、微分常数；

步骤6，由BP-PID控制器给出烧穿器单元运动速度，反馈电流值小于给定初始电弧电流值时烧穿器单元沿规划烧穿路径前进，反馈电流值大于给定初始电弧电流值时烧穿器单元沿规划烧穿路径后退，反馈电流值与给定初始电弧电流值相等时烧穿器单元运动速度为零；

步骤7，烧穿器单元按照BP-PID控制器的给定的速度沿规划烧穿路径运动；

步骤8，判断烧穿器单元是否完成了规划烧穿路径，若完成，烧穿器单元返回规划烧穿路径初始位置；若未完成，重复步骤3-步骤7，直到烧穿器完成规划烧穿路径。