基于操作模式的銅閃速熔煉過程工況遷移策略研究及應(yīng)用.pdf

1、閃速熔煉是提取金屬銅的主要工藝，我國銅精礦資源復(fù)雜、變化頻繁，需要遷移工況以保證熔煉性能。目前主要是基于人工經(jīng)驗調(diào)整操作參數(shù)進(jìn)行工況遷移，導(dǎo)致遷移時間長、工況波動大、能源消耗高。銅閃速熔煉生產(chǎn)過程積累了大量的工業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)，研究如何從這些數(shù)據(jù)中挖掘出指導(dǎo)工況遷移的操作參數(shù)調(diào)整規(guī)則，完成熔煉工況的高效遷移，對實現(xiàn)熔煉企業(yè)的節(jié)能降耗具有重要意義。
　　本文研究并提出了基于操作模式的銅閃速熔煉過程工況遷移策略，主要解決“目標(biāo)工況設(shè)定”和“

2、工況遷移路徑選擇”兩大難題，提出了基于操作模式匹配、基于關(guān)鍵工藝指標(biāo)預(yù)測的操作模式優(yōu)化兩種目標(biāo)工況設(shè)定方法，以及面向調(diào)整代價最優(yōu)的銅閃速熔煉過程工況遷移路徑優(yōu)化選擇方法，開發(fā)了基于操作模式的銅閃速熔煉過程監(jiān)控與優(yōu)化系統(tǒng)。主要研究工作和創(chuàng)新性成果如下:
　　(1)針對操作模式庫龐大引起最優(yōu)操作模式搜索效率低的問題，提出了基于柯西不等式的操作模式分級快速匹配方法。首先采用主元分析法設(shè)定屬性權(quán)重，提高了匹配可靠性;然后將柯西不等式引入到

3、初級匹配的相似性度量準(zhǔn)則中，減少計算復(fù)雜度，快速獲取相似操作模式集，使次級匹配只在相似操作模式集中進(jìn)行，加快了匹配速度。最后利用UCI數(shù)據(jù)集與實際數(shù)據(jù)應(yīng)用結(jié)果進(jìn)行驗證和分析。
　　(2)針對銅閃速熔煉過程冰銅溫度、冰銅品位和渣中鐵硅比三大工藝指標(biāo)難以在線檢測的問題，提出了基于投影尋蹤回歸的銅閃速熔煉過程關(guān)鍵工藝指標(biāo)預(yù)測方法。利用匹配獲得的相似操作模式集，分別建立了預(yù)測三大工藝指標(biāo)的投影尋蹤回歸子模型。為求解模型參數(shù)，以各子模型投影

4、指標(biāo)為目標(biāo)，采用實數(shù)編碼混沌偽并行遺傳算法優(yōu)化求解投影方向和多項式系數(shù);以綜合投影指標(biāo)為目標(biāo)，通過選擇合適的嶺函數(shù)個數(shù)，協(xié)調(diào)各子模型預(yù)測精度與模型參數(shù)更新速度，改善了模型整體性能。數(shù)據(jù)驗證結(jié)果表明三大工藝指標(biāo)的最大相對誤差分別為6.08％、3.79％和6.93％，預(yù)測模型能滿足實際生產(chǎn)需求。
　　(3)針對優(yōu)良操作模式庫中不存在與銅精礦資源相適應(yīng)最優(yōu)操作模式的問題，提出了基于實數(shù)編碼混沌偽并行遺傳算法的操作模式優(yōu)化方法，通過優(yōu)化求

5、解穩(wěn)態(tài)工況下的最優(yōu)操作參數(shù)，獲取最優(yōu)操作模式。綜合多個工藝指標(biāo)，構(gòu)建了綜合工況評價函數(shù)和操作模式優(yōu)化模型;將混沌信息交換機(jī)制引入到“獨立進(jìn)化、信息交換”的偽并行遺傳算法中，并采用實數(shù)編碼形式完成各子種群的獨立進(jìn)化，從而設(shè)計了一種基于實數(shù)編碼的混沌偽并行遺傳算法。并將該方法應(yīng)用于求解組成操作模式的最優(yōu)操作參數(shù)分量，進(jìn)而提取所需最優(yōu)操作模式。最后通過算法性能測試和實際數(shù)據(jù)應(yīng)用結(jié)果進(jìn)行驗證和分析。
　　(4)針對基于經(jīng)驗的操作參數(shù)調(diào)整引

6、起工況遷移路徑選擇盲目的問題，提出了面向調(diào)整代價最優(yōu)的銅閃速熔煉過程工況遷移路徑優(yōu)化方法。綜合考慮工況遷移時間、能源消耗，構(gòu)造了工況遷移性能評價指標(biāo)，建立了反映熔煉過程工況遷移路徑與操作參數(shù)調(diào)整過程的動態(tài)關(guān)系模型，結(jié)合產(chǎn)品質(zhì)量、工況波動、以及由當(dāng)前工況和目標(biāo)工況組成的端點等約束條件，將工況遷移路徑優(yōu)化選擇問題轉(zhuǎn)化為具有多約束和端點固定的優(yōu)化問題，并利用Legendre偽譜法進(jìn)行求解，獲取最優(yōu)工況遷移路徑。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明所提方法與人工調(diào)