[发明专利]用于控制熔化过程的方法和控制系统

权利要求书

1.一种控制在用于熔化金属材料的电弧熔炉中的熔化过程的方法，其中所述方法包括：

i)接收反映所述熔化过程的至少一个过程变量的测量，

ii)基于所述熔化过程的模型、所述熔化过程的先前状态、先前控制输入以及所述至少一个过程变量的所述测量来确定所述熔化过程的当前状态，

iii)确定最小化期望的过程特性的当前过程输入，其中所述确定包括关于过程输入的所有允许值并且利用约束来最小化所述期望的过程特性，所述约束包括所述熔化过程的所述当前状态和所述熔化过程的期望的结束状态，

iv)利用所述当前过程输入来控制所述熔化过程，以及

v)重复步骤i)至iv)直至获得所述熔化过程的所述期望的最终状态。

2.根据权利要求1所述的方法，包括利用所述当前过程输入以控制电磁搅拌器。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，包括利用所述当前过程输入以控制电极功率供应单元(13)、氧流量控制单元(16)、燃烧器气体供应单元(17)和固体材料供应单元(20)。

4.一种用于控制在用于熔化金属材料的电弧熔炉(EAF)中的熔化过程的方法，所述电弧熔炉包括用于搅拌熔化物的电磁搅拌器(EMS)，其特征在于所述方法包括：

-定义优化问题，所述优化问题包括所述熔化过程的状态模型，所述状态模型使包括到所述搅拌器的功率供应(u1)的过程输入与所述过程的至少一个状态(x)、受所述状态模型约束的损耗函数以及初始开始条件相联系，

-关于时间和／或能量消耗执行所述熔化过程的优化，包括使用所述初始开始条件基于所述优化问题确定所述过程的所述状态，

基于所述优化的结果针对到所述搅拌器的所述功率供应(u1)确定控制信号的参考值，

使用所述控制信号用于控制到所述搅拌器的所述功率供应(u1)，

收集反映所述熔化过程的至少一个过程变量(y1-y6)的测量数据，

基于所述状态模型、确定的先前状态和确定的先前控制信号确定所述过程的当前状态(x)，

使用状态观测器基于所述测量数据确定所述过程的校正的当前状态，

使用所述校正的当前状态作为用于所述优化的开始条件，基于所述优化问题关于时间和／或能量消耗执行所述熔化过程的优化，

在所述过程期间重复上述步骤直至实现所述过程的期望的状态。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述电弧熔炉包括用于熔化金属材料的一个或者多个电极，并且所述过程输入还包括到所述电弧熔炉的电极的功率供应，并且所述确定参考值的步骤还包括基于所述优化的所述结果针对到所述电极的所述功率供应(u2)确定控制信号的参考值，并且

所述使用步骤还包括使用用于到所述电极的所述功率供应(u2)的所述确定的控制信号以控制到所述电极的所述功率供应。

6.根据权利要求4或者5所述的方法，其中所述电弧熔炉包括被布置用于向所述熔化物供应氧的在壁或者底部装配的注入单元，并且所述状态模型的所述过程输入还包括到所述注入单元的氧供应(u3)，并且

所述确定参考值的步骤还包括基于所述优化的所述结果针对到所述注入单元的所述氧供应(u3)确定控制信号的参考值，并且

所述使用步骤还包括使用所述控制信号以控制到所述注入单元的所述氧供应(u3)。

7.根据权利要求4-6中的任一权利要求所述的方法，其中所述电弧熔炉包括被布置用于加热所述熔化物的至少一个气体燃烧器，并且所述状态模型的所述过程输入还包括到所述气体燃烧器的燃烧器气体供应(u4)，并且

所述确定参考值的步骤还包括基于所述优化的所述结果针对到所述气体燃烧器的所述燃烧器气体供应(u4)确定控制信号的参考值，并且

所述使用步骤还包括使用所述控制信号以控制到所述气体燃烧器的所述燃烧器气体供应(u4)。

8.根据权利要求4-7中的任一权利要求所述的方法，其中所述电弧熔炉包括用于向所述熔化物中添加碳粉的装置，并且所述状态模型的所述过程输入还包括到所述装置的碳粉供应(u5)，并且所述确定参考值的步骤还包括基于所述优化的所述结果针对到所述装置的所述碳粉供应(u5)确定控制信号的参考值，并且

所述使用步骤还包括使用所述控制信号以控制到所述装置的所述碳粉供应(u5)。