[发明专利]一种嵌入式电熔镁炉运行反馈控制实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制技术，具体涉及一种嵌入式电熔镁炉运行反馈控制实验系统。

背景技术

电熔镁砂是一种熔点高、抗氧化性和抗渣性强的高级耐火材料，被广泛用于多个领域，其主要生产设备是三相交流电熔镁炉。电熔镁炉属于矿热电炉的一种，是典型的高耗能设备。熔炼过程中反映电能利用效率的指标是产品单吨能耗，而单吨能耗与电流大小有着直接的关系，因此电流大小的精确控制对于提高电熔镁产量、提高产品品位、降低能耗具有重要意义。为了实现在保证产量的前提下尽量降低产品单吨能耗的目标，电熔镁炉实际控制系统中需要采用具有电流优化设定和回路跟踪控制两层结构的运行反馈控制策略。

目前，由于电熔镁炉熔炼过程中，扰动复杂多变，交流电弧阻抗和感抗具有很强的非线性，三相电极电流之间具有耦合性，且生产条件变化频繁、原料成分波动，加之生产环境恶劣，现有的控制方法难以将单吨能耗控制在企业期目标值范围内，需要研究电熔镁炉复杂控制算法，对提高产品质量，提高生产效率、节约能源等方面具有重要意义。但是目前缺乏控制算法验证平台，因此开发电熔镁炉运行反馈控制实验系统用于控制算法的验证很有必要。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种嵌入式电熔镁炉运行反馈控制实验系统。

本发明提供一种嵌入式电熔镁炉运行反馈控制实验系统，包括：

用于模拟实际电熔镁炉生产特性的虚拟对象子系统；

用于开发适用电熔镁炉运行反馈控制算法的算法开发子系统；

用于对模拟实际电熔镁炉生产的虚拟对象子系统进行运行反馈控制的嵌入式控制子系统，

所述算法开发子系统的输出端连接所述嵌入式控制子系统，所述嵌入式控制子系统基于所述算法开发子系统生成的运行反馈控制算法控制所述虚拟对象子系统进行电熔镁炉的闭环实验。

可选地，所述算法开发子系统和所述嵌入式控制子系统采用以太网口方式连接，所述虚拟对象子系统和所述嵌入式控制子系统采用串口方式连接。

可选地，所述虚拟对象子系统的硬件组件和算法开发子系统的硬件组件相互独立。

可选地，在闭环实验中，所述虚拟对象子系统的输出包括：三相电极电流模型输出，即电流信息和单吨能耗模型输出，即产品单吨能耗信息。

可选地，所述虚拟对象子系统运行的模型包括：以电机转速频率为输入、三相电极电流为输出的电流模型；以三相电极电流和电压为输入，单吨能耗为输出的单吨能耗模型。

可选地，所述虚拟对象子系统的虚拟对象模型界面用于显示电流模型和单吨能耗模型运行过程中的参数和信息。

可选地，所述嵌入式控制子系统包括监控模块，所述监控模块用于在所述控制算法的运行过程中监控过程变量；

所述过程变量包括：三相电极电流、三相电极电压、三相电机转速频率和/或电流设定值。

可选地，所述嵌入式控制子系统包括：

连接监控模块的嵌入式控制器，所述嵌入式控制器连接所述算法开发子系统和所述虚拟对象子系统。

可选地，所述算法开发子系统最后生成的运行反馈控制算法包括：

嵌入式C代码实现的运行反馈控制算法；

所述算法开发子系统包括：

将用户通过非嵌入式C代码实现的运行反馈控制算法自动转换为嵌入式C代码实现的运行反馈控制算法。

可选地，所述算法开发子系统包括：

将用户通过MATLAB实现的运行反馈控制算法自动转换为嵌入式C代码对应的运行反馈控制算法。

本发明具有的有益效果如下：

本发明以嵌入式控制器为核心进行开发，该控制器具有处理能力强、集成度高、对复杂算法支持能力强、编程简单、易于联网等特点，能够实现电流回路跟踪控制、电流设定值优化、过程监控等功能。与传统控制系统相比，可以缩短开发周期，降低开发难度，节约开发成本等；

本实施例的系统对电熔镁炉生产过程进行模拟，能够验证相关复杂控制算法和控制系统软硬件，降低了算法开发和系统软硬件开发周期，同时降低直接到工业现场进行调试所带来的风险。

进一步地，上述系统能够用于教学当中，学生可以将学到的知识比如建模、辨识、控制器的设计等在该系统上进行仿真与验证，从而加深他们对相关知识的理解。

附图说明