（硕士学位论文）电熔镁炉嵌入式系统开发.pdf

A Thesis for the Control Theory and Control Engineering




Research and Development of Embedded Control
Software for Fused Magnesium Furnace





by Wang Chao





Supervisor: Professor Chai Tianyou






Northeastern University
June 2011
独创声明
本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加
以标注和致谢的地方外,不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包括本人为
获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论
文中作了明确的说明并表示诚挚的谢意。



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- I -
东北大学硕士学位论文摘要
电熔镁炉嵌入式控制软件的研发
摘要
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,被广泛用于航空航
天、核工业、冶金等领域,其生产制备方法主要为电熔法,主要生产设备是电熔镁炉,
主要控制目标是稳定熔炼电流。电熔镁炉熔炼过程中,外界扰动频繁,生产环境恶劣,
使得电熔镁炉的控制存在不够稳定可靠、产品能耗过高等难点。
本文在国家重点基础研究发展计划(973 计划)项目“复杂生产制造过程一体化控制
系统理论和技术基础研究”的支持下,以“985 工程”流程工业综合自动化科技创新平
台为依托,结合电熔镁炉的控制目标,针对现有的控制软件对复杂控制算法的支持度明
显不足的现状和电熔镁炉的控制难点,研究开发了电熔镁炉嵌入式控制软件,并在工业
现场得到了验证,本文主要工作归纳如下:
(1) 结合电熔镁炉的熔炼过程,设计了电熔镁炉嵌入式控制软件的架构,包括电熔
镁炉嵌入式控制平台软件和控制算法软件,并分别对嵌入式平台软件和算法软件进行了
功能设计;
(2) 开发了电熔镁炉嵌入式控制软件,包括控制平台软件和控制算法软件。首先开
发了电熔镁炉嵌入式控制平台软件,包括输入输出驱动功能模块、自检功能模块、滤波
功能模块、工况识别功能模块、工况处理功能模块以及网络监控功能模块等;开发了基
于规则推理的电熔镁炉嵌入式控制算法软件,该软件能对正常、异常超限、排气、加料、
起炉停炉以及功率超限等工况进行识别及处理;
(3) 对所设计开发的嵌入式控制软件进行了系列实验,包括基于 RTW 和外部模式的
实时仿真实验、基于 MATLAB 的电熔镁炉半实物仿真实验平台实验以及工业现场验证
等,验证了该控制软件的可靠性和控制的有效性,能实现既定的控制目标——稳定控制
三相电流,同时在一定程度上降低用电量,减小了过大电流对电网的冲击。

关键词: 电熔镁炉;嵌入式控制软件;规则推理;快速原型;RTW



- II -
东北大学硕士学位论文 Abstract
Research and Development of Embedded Control Software for
Fused Magnesium Furnace
Abstract
Fused magnesia is a sort of super refractory material with high melting point, strong
anti-oxidant and slag resistance. It is widely used in the field of aerospace, nuclear industry
and metallurgy. At present, the main producing method is electro fusion method and fused
magnesium furnace