钢铁行业是国民经济的支柱产业，精炼炉冶炼是其中的一道关键工序。在精炼炉冶炼时，需要对加入精炼炉的合金进行称量，而合金元素称量的精确与否是决定最终品质高低的重要因素。对于一般的合金称量过程，较为常用的设备为振动给料器。振动给料器通过振动将合金物料以一个较为恒定的速度送入料仓。然而，由于合金的块粒大小不均，通常会导致下料速度不均，最终造成称量不准，影响金属品质。
为解决这一问题，研究所提出了一种新的控制系统，通过设计出一种基于批次过程的自适应二级调节策略实现精炼炉的高精度加料控制。首先，在分析称重特性的基础上，建立了描述称重系统的数学模型。然后，基于该模型，研究出所提的二级调节策略，该策略根据通过结合当前批次的实时数据与之前批次的历史数据来调整每一批次的加料时长。由于结合历史数据进行分析，该策略能够不断调整加料时间，从而保证当下料速度发生变化时，仍能够保证较高的精度。实际运行结果表明，该方法具有较高的精度和较强的鲁棒性。
以上研究成果已发表在控制科学与工程领域顶级期刊 IEEE Transactions on Industrial Informatics。论文链接：https://doi.org/10.1109/TII.2020.2989160。
图1. 合金加料过程
图2. 批次加料称重系统框图
图3. 控制器参数调节过程
图4实际工业现场运行结果对比