DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2019.4.04

СИНТЕЗ ТА АНАЛІЗ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНИМ РЕЖИМОМ ДУГОВОЇ ПЕЧІ НА ОСНОВІ РОЗПОДІЛУ ТРИВИМІРНОГО ВЕКТОРА СТРУМІВ ФАЗ

O. Y. Lozynskyi, A. O. Lozynskyi, Y. S. Paranchuk, R. Y. Paranchuk

Анотація


Мета. Метою статті є створення методу оперативного синтезу сигналу керування електричним режимом (ЕР) дугової сталеплавильної печі (ДСП) на основі тривимірного вектора струмів фаз, що враховує стохастичну природу процесів у плавильному просторі, силовому електричному колі печі, має низьку чутливість до зміни параметрів об’єкта керування та розроблення структури системи керування для його реалізації. Методика. В основу створеного методу керування покладено положення статистичної теорії динамічних систем, а також положення статистичної теорії оптимального керування на основі рівняння Фоккера-Планка-Колмогорова, що дає змогу синтезувати оперативне керування за критерієм наближенням густини розподілу регульованої координати до d-функції, тобто мінімізувати дисперсію тривимірного вектора струмів фаз (дуг) дугової печі. Результати. Отримано систему рівнянь для оперативного в режимі on-line розрахунку керуючих впливів тиристорного комутатора фазних дроселів, що включені у силове коло живлення трифазних дуг, та структурну схему адаптивного контура формування дисперсії тривимірного вектора струмів дуг дугової печі для реалізації адаптивного оптимального керування. Наукова новизна. Вперше на основі рівняння Фоккера-Планка-Колмогорова отримано систему рівнянь, що подають математичну модель стохастичного адаптивного оптимального керування електричним режимом дугової сталеплавильної печі за критерієм мінімуму дисперсії тривимірного вектора струмів дуг, що дає змогу у порівнянні з відомими методами підвищити динамічну точність стабілізації струмів дуг на рівні заданих за критеріями енергоефективності та електромагнітної сумісності значень. Практична цінність. Реалізація запропонованої моделі адаптивного оптимального керування та структурної схеми системи для її реалізації дасть змогу у порівнянні з серійними регуляторами потужності дуг поліпшити динамічну точність стабілізації струмів дуг на рівні заданих оптимальних уставок і на основі цього комплексно поліпшити показники енергоефективності та електромагнітної сумісності режимів дугової печі та електромережі. 

Ключові слова


дугова сталеплавильна піч; електричний режим; тривимірний вектор струмів фаз; стохастичне керування; дисперсія; оптимізація; адаптація; контур регулювання струмів дуг

Повний текст:

PDF ENG (English) PDF UKR

Посилання


Lozinskyi O.Yu., Maruschak Y.Yu. Three-dimensional stochastic model of the electric mode regulation of an arc furnace. Industrial Process Automation in Engineering and Instrumentation, 1993, no.31, pp. 7-11. (Ukr).

Lozinsky O.Yu., Parancuk Ya.S., Lozinsky A.O. Optimization of dynamic regimes of interconnected electro-mechanical systems. Bulletin of Lviv Polytechnic National University, «Electric Power and Electromechanical Systems» series, 2001, no.421, pp. 98-103. (Ukr).

Lozynskyi O.Yu., Parancuk Ya.S., Moroz V.I. Synthesis of the control process for electromechanical systems that are under the influence of random perturbations. Bulletin of NTU «KhPI». Series: Problems of automated electric drive. Theory and practice, 1994, pp. 104-106. (Ukr).

Lozinsky O.Yu., Parancuk Ya.S., Tsyapa V.B. Mathematical description of the dynamics of the regulation of the position of the electrodes of the chipboard model in the space of states. Bulletin of Lviv Polytechnic National University, «Electric Power and Electromechanical Systems» series, 2017, no.840, pp. 54-60. (Ukr).

Nikolaev A., Povelitsa E., Kornilov G., Anufriev A. Research and Development of Automatic Control System for Electric Arc Furnace Electrode Positioning. Applied Mechanics and Materials, 2015, vol.785, pp. 707-713. doi: 10.4028/www.scientific.net/amm.785.707.

Ghiormez L., Panoiu M. Current control of a 3-phase electric arc furnace using fuzzy logic. ANNALS of Faculty Engineering Hunedoara – International Journal of Engineering, 2015, Fascicule 4 Tome XIII, pp. 237-242.

Nikolaev A.A., Tulupov P.G. Method of setting optimum asymmetric mode of operation of electric arc furnace. 2016 11th France-Japan & 9th Europe-Asia Congress on Mechatronics (MECATRONICS) / 17th International Conference on Research and Education in Mechatronics (REM), Jun. 2016. doi: 10.1109/mecatronics.2016.7547111.

Zheng T., Makram E.B. An adaptive arc furnace model. IEEE Transactions on Power Delivery, 2000, vol.15, no.3, pp. 931-939. doi: 10.1109/61.871355.

Hooshmand R., Banejad M., Torabian Esfahani M. A New Time Domain Model for Electric Arc Furnace. Journal of Electrical Engineering, 2008, vol.59, no.4, pp. 195-202.

Pugachov V.S. Teoriia sluchainykh funktsii i ee primenenie k zadacham avtomaticheskogo upravleniia [The theory of random functions and its application to problems of automatic control].Moscow, Fizmatizdat Publ., 1960. 883 p. (Rus).

Kazakov V.A. Vvedenie v teoriiu markovskikh protsessov i nekotorye radiotekhnicheskie zadachi [Introduction to the theory of Markov’s processes and some radio engineering problems].Moscow, Soviet radio Publ., 1973. 232 p. (Rus).

Lozynskyy O., Lozynskyy A., Paranchuk Y., Paranchuk R., Marushchak Y., Malyar A. Analysis and Synthesis of Intelligent System for Electric Mode Control in Electric Arc Furnace. Part of the Lecture Notes in Electrical Engineering book series (vol.452). Analysis and Simulation of Electrical and Computer Systems, 2017, pp. 111-130. doi: 10.1007/978-3-319-63949-9_7.

Lozynskyi O., Lozynskyi A., Paranchuk Y., Paranchuk R., HolovachI., Tsyapa V. Fuzzy extreme control and electric mode coordinates stabilization of arc steel-melting furnace. 2016 XIth International Scientific and Technical Conference Computer Sciences and Information Technologies (CSIT), Sep. 2016. doi: 10.1109/stc-csit.2016.7589866.

Lozynskyy O., Paranchuk Y., Paranchuk R. Fuzzy control law of electrode travel in arc steelmaking furnace. 16th International Conference on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE), Sep. 2015. doi: 10.1109/cpee.2015.7333349.

Lozinskyy O.Yu., Paranchuk Y.S. Optimization of the modes of the process control system for electric steel-melting in arc steel-smelting furnaces. Electrical engineering, 2004, no.6, pp. 50-54. (Rus).

Krasovskyi A.A. Statisticheskaia teoriia perekhodnykh protsessov v sistemakh upravleniia [Statistical theory of transient processes in control systems].Moscow, Nauka Publ., 1968. 240 p. (Rus).

Lozynskyi O.Y., Paranchuk Y.S., Paranchuk R.Y., Matico F.D. Development of methods and means of computer simulation for studying arc furnace electric modes. Electrical engineering & electromechanics, 2018, no.3, pp. 28-36. doi: 10.20998/2074-272X.2018.3.04.

Lozynskyy O., Paranchuk Y., Stakhiv P. The Study of Dynamics of the Two-Loop Arc Furnace Electric Mode ACS on a Simulink-model. Przegląd Elektrotechniczny, 2018, vol.1, no.12, pp. 24-27. doi: 10.15199/48.2018.12.06.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Лозинський О.Ю., Марущак Я.Ю. Тривимірна стохастична модель системи регулювання електричного режиму дугової сталеплавильної печі // Автоматизація виробничих процесів в машинобудуванні та приладобудуванні. – 1993. – № 31. – С. 7-11.
  2. Лозинський О.Ю., Паранчук Я.С., Лозинський А.О. Оптимізація динамічних режимів взаємозалежних електро­механічних систем // Вісник НУ «Львівська політехніка». Серія «Електроенергетичні та електромеханічні системи». – 2001. – №421. – С. 98-103.
  3. Лозинський О.Ю., Паранчук Я.С., Мороз В.І. Синтез процесу керуючих впливів для електромеханічних систем, які перебувають під дією випадкових збурень // Вестник НТУ «ХПИ». Темат. вып.: Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика. – 1994. – С. 104-106.
  4. Лозинський О.Ю., Паранчук Я.С., Цяпа В.Б. Мате­матичний опис динаміки системи регулювання положення електродів ДСП моделлю у просторі станів // Вісник НУ «Львівська політехніка». Серія «Електроенергетичні та електромеханічні системи». – 2017. – №840. – С. 54-60.
  5. Nikolaev A., Povelitsa E., Kornilov G., Anufriev A. Research and Development of Automatic Control System for Electric Arc Furnace Electrode Positioning // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – vol.785, pp. 707-713. doi: 10.4028/www.scientific.net/amm.785.707.
  6. Ghiormez L., Panoiu M. Current control of a 3-phase electric arc furnace using fuzzy logic // ANNALS of Faculty Engineering Hunedoara – International Journal of Engineering. – 2015. – Fascicule 4 Tome XIII. – pp. 237-242.
  7. Nikolaev A.A., Tulupov P.G. Method of setting optimum asymmetric mode of operation of electric arc furnace // 2016 11th France-Japan & 9th Europe-Asia Congress on Mechatronics (MECATRONICS) / 17th International Conference on Research and Education in Mechatronics (REM), Jun. 2016. doi: 10.1109/mecatronics.2016.7547111.
  8. Zheng T., Makram E.B. An adaptive arc furnace model // IEEE Transactions on Power Delivery. – 2000. – vol.15. – no.3. – pp. 931-939. doi: 10.1109/61.871355.
  9. Hooshmand R., Banejad M., Torabian Esfahani M. A New Time Domain Model for Electric Arc Furnace // Journal of Electrical Engineering. – 2008. – vol.59. – no.4. – pp. 195-202.
  10. Пугачов В.С. Теория случайных функций и ее применение к задачам автоматического управления. – М.: Физматиздат, 1960. – 883 с.
  11. Казаков В.А. Введение в теорию марковских процессов и некоторые радиотехнические задачи. – М.: Советское радио, 1973. – 232 с.
  12. Lozynskyy O., Lozynskyy A., Paranchuk Y., Paranchuk R., Marushchak Y., Malyar A. Analysis and Synthesis of Intelligent System for Electric Mode Control in Electric Arc Furnace // Part of the Lecture Notes in Electrical Engineering book series (vol.452). – Analysis and Simulation of Electrical and Computer Systems. – 2017. – pp. 111-130. doi: 10.1007/978-3-319-63949-9_7.
  13. Lozynskyi O., Lozynskyi A., Paranchuk Y., Paranchuk R., Holovach I., Tsyapa V. Fuzzy extreme control and electric mode coordinates stabilization of arc steel-melting furnace // 2016 XIth International Scientific and Technical Conference Computer Sciences and Information Technologies (CSIT). – Sep. 2016. doi: 10.1109/stc-csit.2016.7589866.
  14. Lozynskyy O., Paranchuk Y., Paranchuk R. Fuzzy control law of electrode travel in arc steelmaking furnace // 16th International Conference on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE). – Sep. 2015. doi: 10.1109/cpee.2015.7333349.
  15. Лозинский О.Ю., Паранчук Я.С. Оптимизация режимов системы управления процессом электросталеплавления в дуговых сталеплавильных печах // Электротехника. – 2004. – №6. – С. 50-54.
  16. Красовский А.А. Статистическая теория переходных процессов в системах управления. – М.: Наука, 1968. – 240 с.
  17. Lozynskyi O.Y., Paranchuk Y.S., Paranchuk R.Y., Matico F.D. Development of methods and means of computer simulation for studying arc furnace electric modes // Electrical engineering & electromechanics. – 2018. – no.3. – pp. 28-36. doi: 10.20998/2074-272X.2018.3.04.
  18. Lozynskyy O., Paranchuk Y., Stakhiv P. The Study of Dynamics of the Two-Loop Arc Furnace Electric Mode ACS on a Simulink-model // Przegląd Elektrotechniczny. – 2018. – vol.1. – no.12. – pp. 24-27. doi: 10.15199/48.2018.12.06.




Copyright (c) 2019 O. Y. Lozynskyi, A. O. Lozynskyi, Y. S. Paranchuk, R. Y. Paranchuk


This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2074–272X (Print)
ІSSN 2309–3404 (Online)