ПРОГРАМНА РЕАЛІЗАЦІЯ ІМПЕДАНСНОГО PI-РЕГУЛЯТОРА СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ДУГОВОЇ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЇ ПЕЧІ НА МОВІ GO
DOI:
https://doi.org/10.34185/1991-7848.2026.01.05Ключові слова:
дугова сталеплавильна піч, імпедансне регулювання, PI-регулятор, математичне моделювання, електрична дуга, мова Go, система керування, автоматизаціяАнотація
Керування електродами дугової сталеплавильної печі (ДСП) залишається складною інженерною задачею через нелінійну та стохастичну природу електричної дуги. Нестабільність дуги безпосередньо впливає на питоме енергоспоживання та рівномірність проплавлення шихти, що критично для металургійних підприємств з безперервним циклом виробництва. У цій роботі розглянуто підхід до програмної реалізації імпедансного PI-регулятора системи керування електродами ДСП із застосуванням мови програмування Go.
В основу алгоритму покладено дискретну форму PI-регулятора з обмеженням інтегратора (anti-windup), що дозволяє уникнути насичення при різких змінах завдання. Математична модель дуги побудована на базі рівнянь Кассі-Майра, адаптованих для дискретного часового кроку. Програмна реалізація оформлена у вигляді модульної структури мовою Go з окремими компонентами для розрахунку регулятора, циклу моделювання та збереження результатів у форматі CSV.
За результатами моделювання встановлено, що система виходить на заданий імпеданс протягом 0,15-0,2 с при перерегулюванні, що не перевищує допустимих меж. Зафіксована залишкова статична похибка в межах 2-3% пояснюється спрощеннями прийнятої моделі дуги та може бути усунена шляхом введення адаптивного коригування коефіцієнтів. Отримані результати підтверджують придатність Go як інструменту для реалізації алгоритмів керування у складі промислових програмних систем.
Посилання
Fruehan, R. J. (1998). The making, shaping and treating of steel (11th ed.). AISE Steel Foundation.
Hay, T., Visuri, V.-V., Aula, M., & Echterhof, T. (2021). A review of mathematical process models for the electric arc furnace process. Steel Research International, 92(1), 2000395. https://doi.org/10.1002/srin.202000395
Abadi, M., Tang, L., & Rashidi, M. (2024). A review of simulation and numerical modeling of electric arc furnaces. Results in Engineering. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.102473
Cassie, A. M. (1939). Arc rupture and circuit severity: A new theory. CIGRE Report, (102), 1–14.
Golestani, S., & Samet, H. (2016). Generalised Cassie–Mayr electric arc furnace models. IET Generation, Transmission & Distribution, 10(13), 3364–3373. https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2016.0141
Blažič, B., Škrjanc, I., & Logar, V. (2024). Arc quality index based on three-phase Cassie–Mayr electric arc furnace model. IEEE Transactions on Industrial Electronics. https://doi.org/10.1109/TIE.2024.3352119
Balan, R., Hancu, O., & Lupu, C. (2008). Adaptive control of electric arc furnace. In Proceedings of the IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics (AQTR) (pp. 19–24).
Wang, Z., Mao, J., Tian, X., Li, J., & Yuan, P. (2020). Impedance regulation based electrode control system for electric arc furnace. ISIJ International, 60(5), 982–990. https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2019-459
Logar, V., & Škrjanc, I. (2012). Modeling and control of electric arc furnace using a neural network approach. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 59(3), 1630–1637. https://doi.org/10.1109/TIE.2011.2161655
Billings, S. A., Boland, F. M., & Nicholson, H. (1979). Electric arc furnace modeling, simulation and control. IEE Proceedings – Control Theory and Applications, 126(6), 567–574. https://doi.org/10.1049/piee.1979.0126
Boulet, B., Lalli, G., & Ajersch, M. (2003). Modeling and control of an electric arc furnace. In Proceedings of the American Control Conference (ACC) (Vol. 5, pp. 3862–3867).
Hunter, J. D. (2007). Matplotlib: A 2D graphics environment. Computing in Science & Engineering, 9(3), 90–95. https://doi.org/10.1109/MCSE.2007.55
Oliphant, T. E. (2007). Python for scientific computing. Computing in Science & Engineering, 9(3), 10–20. https://doi.org/10.1109/MCSE.2007.58
Åström, K. J., & Hägglund, T. (1995). PID controllers: Theory, design, and tuning (2nd ed.). ISA.
Ogata, K. (2010). Modern control engineering (5th ed.). Prentice Hall.
Dorf, R. C., & Bishop, R. H. (2016). Modern control systems (13th ed.). Pearson.
Franklin, G. F., Powell, J. D., & Emami-Naeini, A. (2015). Feedback control of dynamic systems (7th ed.). Pearson.
Donovan, A. A., & Kernighan, B. W. (2015). The Go programming language. Addison-Wesley.
Pike, R. (2012). Go at Google: Language design in the service of software engineering. In Proceedings of the ACM Conference. https://doi.org/10.1145/2384716.2384720
Van Rossum, G., & Drake, F. L. (2009). Python 3 reference manual. CreateSpace.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Сучасні Проблеми Металургії
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
