基于CPS原理的鎢離子交換冶煉過(guò)程控制系統(tǒng)研究.pdf

1、鎢是一種戰(zhàn)略元素，廣泛應(yīng)用于冶金、航天、軍工等領(lǐng)域。鎢離子交換冶煉工藝具有機(jī)理復(fù)雜、影響因素多、流程長(zhǎng)等特點(diǎn)。當(dāng)前以 DCS為代表的工藝控制系統(tǒng)存在協(xié)調(diào)不及時(shí)和過(guò)程參數(shù)難以在線預(yù)測(cè)的問(wèn)題，影響了工藝過(guò)程的連續(xù)性、穩(wěn)定性及產(chǎn)品收率。本文以贛南某上市鎢冶煉企業(yè)的鎢離子交換冶煉工藝過(guò)程為研究對(duì)象，在分析過(guò)程特征和主要影響因素的基礎(chǔ)上，基于信息物理系統(tǒng)（CPS）實(shí)時(shí)感知和動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)原理，提出了一種三層CPS結(jié)構(gòu)的鎢離子交換冶煉工藝過(guò)程控制系統(tǒng)。本

2、文主要的研究工作和結(jié)論如下：
　?。?）對(duì)鎢離子交換冶煉過(guò)程各階段工藝機(jī)理進(jìn)行了分析，總結(jié)了工藝過(guò)程的特點(diǎn)。對(duì)生產(chǎn)過(guò)程歷史數(shù)據(jù)利用偏相關(guān)分析法找出了影響工藝指標(biāo)的主要參數(shù)，提出了一種具有健壯性和穩(wěn)定性的三層CPS控制結(jié)構(gòu)，分別為現(xiàn)場(chǎng)層、節(jié)點(diǎn)控制層和決策層，為鎢冶煉過(guò)程控制提供了新的解決方案。
　?。?）針對(duì)當(dāng)前工藝控制系統(tǒng)局部單元自適應(yīng)能力不足的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于實(shí)時(shí)嵌入式技術(shù)的CPS智能節(jié)點(diǎn)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集單元感知生產(chǎn)過(guò)程狀態(tài)

3、，與同層其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交互，接收決策層的優(yōu)化控制策略，控制執(zhí)行器調(diào)節(jié)物理設(shè)備狀態(tài)，解決了局部?jī)?yōu)化和封閉生產(chǎn)的問(wèn)題，達(dá)到動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)工作的效果。
　　（3）在系統(tǒng)決策層，重點(diǎn)研究了一種在線實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)模型，該模型以先驗(yàn)數(shù)據(jù)和過(guò)程狀態(tài)參數(shù)為輸入，利用超限學(xué)習(xí)機(jī)（ELM）快速學(xué)習(xí)特性，通過(guò)Bootstrap對(duì)ELM隱含層權(quán)值和偏差進(jìn)行約束，在保證精確性的情況下實(shí)現(xiàn)了在線預(yù)測(cè)功能。運(yùn)用該模型對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中粗鎢酸鈉溶液除磷終點(diǎn)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，結(jié)果表明該