Die Entwicklung einer Messeinrichtung zur Bestimmung der Sauerstoffaktivität mittels EMK-Messung in hochlegierten Stählen und zugleich die Online-Berechnung des Gehaltes an gelöstem Sauerstoff mittels geeigneter Modelle, ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Die Entwicklung einer kontinuierlichen Messsonde vollzog sich in mehreren Stufen, begleitet von experimentellen Untersuchungen. Resultat ist eine Messeinheit, die zuverlässig die Sauerstoffaktivität in allen Stahlschmelzen, bis 1600°C, über mehrere Stunden messen kann. Da der in der Schmelze vorliegende Sauerstoffgehalt um ein vielfaches höher ist als die gemessene Aktivität, ist der Einsatz von thermodynamischen Modellen notwendig. Es wurden drei Modelle basierend auf einer Taylor-Reihenentwicklung unter Einbeziehung der bekannten Wechselwirkungsparameter aufgestellt und mittels experimenteller Untersuchungen angepasst. Mit Hilfe dieses Auswerteformalismus können schnell und zuverlässig Aussagen über den Verlauf von Stahlherstellungsprozessen getroffen werden. Einer erfolgreichen Implementierung dieser Messeinheit (EMK-Messsonde und Auswerteeinheit) steht daher nichts mehr im Wege.

Die gegenwärtig verfügbaren metallurgischen Verfahren zur Flüssigstahlnachbehandlung ermöglichen eine deutliche Verbesserung des Reinheitsgrades mit Bezug auf die im flüssigen Stahl gebildeten primären und sekundären Oxideinschlüsse. Diese Verfahren können jedoch das Entstehen der während der Erstarrung gebildeten tertiären Oxideinschlüsse nicht ausschließen. Tertiäre Oxideinschlüsse beeinflussen die mechanischen Eigenschaften des Stahls negativ und sind bislang kaum untersucht worden. Den Schwerpunkt der Arbeit bildet die theoretische und experimentelle Untersuchung des Desoxidationsvorganges. Die Ausscheidungen von primären, sekundären und besonders tertiären Oxideinschlüssen werden als Folge der veränderten Sauerstoffaktivitäten bei der Desoxidation erforscht. Es wurden theoretische Ansätze für die Beschreibung der tertiären Oxideinschlüsse bei der einfachen Desoxidation der niedriglegierten Stähle entwickelt und ein auf diesen Ansätzen basierendes Computerprogramm für die Al-Desoxidation modifiziert. Der Al-Desoxidationsvorgang ist unter Anwendung einer Versuchsmethodik zur kontinuierlichen EMK-Messung sowohl im flüssigen als auch darüber hinaus im erstarrenden niedriglegierten Stahl untersucht worden. Die Volumenanteile und Einschlussgrößen von entstandenen Desoxidationsprodukten wurden mittels Licht- und Rasterelektronenmikroskopie ermittelt und in Korrelation zu den gemessenen Sauerstoffaktivitäten im flüssigen und erstarrenden Stahl gebracht.

Die gegenwärtig verfügbaren metallurgischen Verfahren zur Flüssigstahlnachbehandlung ermöglichen eine deutliche Verbesserung des Reinheitsgrades mit Bezug auf die im flüssigen Stahl gebildeten primären und sekundären Oxideinschlüsse. Diese Verfahren können jedoch das Entstehen der während der Erstarrung gebildeten tertiären Oxideinschlüsse nicht ausschließen. Tertiäre Oxideinschlüsse beeinflussen die mechanischen Eigenschaften des Stahls negativ und sind bislang kaum untersucht worden. Den Schwerpunkt der Arbeit bildet die theoretische und experimentelle Untersuchung des Desoxidationsvorganges. Die Ausscheidungen von primären, sekundären und besonders tertiären Oxideinschlüssen werden als Folge der veränderten Sauerstoffaktivitäten bei der Desoxidation erforscht. Es wurden theoretische Ansätze für die Beschreibung der tertiären Oxideinschlüsse bei der einfachen Desoxidation der niedriglegierten Stähle entwickelt und ein auf diesen Ansätzen basierendes Computerprogramm für die Al-Desoxidation modifiziert. Der Al-Desoxidationsvorgang ist unter Anwendung einer Versuchsmethodik zur kontinuierlichen EMK-Messung sowohl im flüssigen als auch darüber hinaus im erstarrenden niedriglegierten Stahl untersucht worden. Die Volumenanteile und Einschlussgrößen von entstandenen Desoxidationsprodukten wurden mittels Licht- und Rasterelektronenmikroskopie ermittelt und in Korrelation zu den gemessenen Sauerstoffaktivitäten im flüssigen und erstarrenden Stahl gebracht.

Die Entwicklung einer Messeinrichtung zur Bestimmung der Sauerstoffaktivität mittels EMK-Messung in hochlegierten Stählen und zugleich die Online-Berechnung des Gehaltes an gelöstem Sauerstoff mittels geeigneter Modelle, ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Die Entwicklung einer kontinuierlichen Messsonde vollzog sich in mehreren Stufen, begleitet von experimentellen Untersuchungen. Resultat ist eine Messeinheit, die zuverlässig die Sauerstoffaktivität in allen Stahlschmelzen, bis 1600°C, über mehrere Stunden messen kann. Da der in der Schmelze vorliegende Sauerstoffgehalt um ein vielfaches höher ist als die gemessene Aktivität, ist der Einsatz von thermodynamischen Modellen notwendig. Es wurden drei Modelle basierend auf einer Taylor-Reihenentwicklung unter Einbeziehung der bekannten Wechselwirkungsparameter aufgestellt und mittels experimenteller Untersuchungen angepasst. Mit Hilfe dieses Auswerteformalismus können schnell und zuverlässig Aussagen über den Verlauf von Stahlherstellungsprozessen getroffen werden. Einer erfolgreichen Implementierung dieser Messeinheit (EMK-Messsonde und Auswerteeinheit) steht daher nichts mehr im Wege.

Experience Mapping based Prediction Control (EMPC) is a new type of controller presented in literature, which is based on the concept of Human Motor Control (HMC). During the developmental phase, called the initial learning phase, the controller records the experience in a knowledge base, through online interactions with the system to be controlled. This knowledge base created using the experience maps is termed as Experience Mapped Knowledge Base (EMK). The controller envisages the development of EMK only through interaction with the system, without the need for knowledge of the detailed plant model. The EMPC controls the system through prediction of actions based on the mapped experiences of EMK. Depending on the nature of control required for the system chosen, various strategies can be used to achieve control using the EMK. The above controller has previously been utilized for motion control applications. In the present work an effort has been made to study the suitability of the EMPC for the voltage regulation of switching converters. The plant chosen for the control study is a discontinuous conduction mode (DCM) buck converter. The parameter to be monitored for the purpose of control is the load voltage. The control input from the EMPC to the converter is a duty ratio value based pulse-width modulated (PWM) signal. Two strategies of control have been proposed: steady state control and transient control. Steady state control action maintains the steady state output voltage at the required value for a given load. The transient control action is used to improve the transient performance of the system. Iterative predictive action and iterative transient actions are used to facilitate convergence of the output voltage to within the required range in presence of non-linearities and uncertainties in the system. Impulse action is introduced to further improve the transient performance of the system. The EMPC is compared a proportional-integral (PI) controller for the given DCM buck system.