轉(zhuǎn)爐終點預(yù)測的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型.pdf

1、煉鋼的主要任務(wù)是脫碳，升溫，去除雜質(zhì)和調(diào)整鋼的成分，生產(chǎn)出質(zhì)量好的鋼水。由于轉(zhuǎn)爐冶煉過程不確定因素很多，是一個非常復(fù)雜的周期性降碳升溫過程，單純依靠人工經(jīng)驗控制保證吹煉終點溫度及成分同時命中既定的目標值是很困難的，針對這一過程建立的傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型也不能得到令人滿意的結(jié)果。 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是近十幾年發(fā)展起來的新興學(xué)科，它同時具備了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊邏輯的特點，取長補短，集二者優(yōu)點于一身。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)能力自動調(diào)整模糊系統(tǒng)的參數(shù)，又

2、具備了模糊邏輯的表達能力，有效利用了專家經(jīng)驗，對非線性系統(tǒng)有較好的逼近能力。本文針對轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的特殊性，建立了預(yù)報轉(zhuǎn)爐終點成分及溫度的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，合理選取模型參數(shù)，通過對轉(zhuǎn)爐冶煉大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，優(yōu)化模型結(jié)構(gòu)，使其對轉(zhuǎn)爐終點溫度及成分作出有效的預(yù)報。 本文在建立模型之前，對所采集的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理(如數(shù)據(jù)篩選，聚類等)，分析影響轉(zhuǎn)爐吹煉終點的因素，最終確定：預(yù)測終點碳含量的變量選擇為鐵水碳含量，鐵水硅含量，爐耗氧量，供氧

3、時間；預(yù)測終點磷含量的變量選擇為鐵水硅含量，鐵水磷含量，石灰加入量，供氧時間；預(yù)測終點溫度的變量選擇為鐵水碳含量，鐵水硅含量，鐵水溫度，廢鋼加入量，爐耗氧量，供氧時間。 在此基礎(chǔ)上采用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)型模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和BP算法建立了預(yù)測轉(zhuǎn)爐終點碳、磷、溫度三個預(yù)報模型。選用某鋼廠轉(zhuǎn)爐車間2003年全年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，從中篩選出1898爐數(shù)據(jù)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，99爐數(shù)據(jù)作為檢測樣本，其運行結(jié)果如下。 (1)終點碳含量的預(yù)報模型：該模型由三個

4、規(guī)則網(wǎng)絡(luò)和一個適用度網(wǎng)絡(luò)組成，這四個網(wǎng)絡(luò)均采用單隱層BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，選擇規(guī)則網(wǎng)絡(luò)隱層節(jié)點數(shù)為5，適用度網(wǎng)絡(luò)隱層節(jié)點數(shù)為6。對模型進行檢測，其中誤差在±0.02％以內(nèi)的命中率為77.78％，±0.03％以內(nèi)的命中率為89.90％，±0.04％以內(nèi)的命中率為96.97％，最大誤差小于±0.05％，平均誤差為±0.014％。 (2)終點磷含量的預(yù)報模型：該模型由四個規(guī)則網(wǎng)絡(luò)和一個適用度網(wǎng)絡(luò)組成，這五個網(wǎng)絡(luò)均采用單隱層BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，選擇規(guī)

5、則網(wǎng)絡(luò)隱層節(jié)點數(shù)為5，適用度網(wǎng)絡(luò)隱層節(jié)點數(shù)為7。對模型進行檢測，[P]在目標值±0.002％范圍內(nèi)的命中率達到62.63％，在±0.004％以內(nèi)的命中率為92.93％，最大誤差小于±0.008％，平均誤差為±0.0018％。 (3)終點溫度的預(yù)報模型：這個模型由四個規(guī)則網(wǎng)絡(luò)和一個適用度網(wǎng)絡(luò)組成，這五個網(wǎng)絡(luò)均采用單隱層BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，選擇規(guī)則網(wǎng)絡(luò)隱層節(jié)點數(shù)分別為6，7，7，6，適用度網(wǎng)絡(luò)隱層節(jié)點數(shù)為8。對模型進行檢測，其中，溫度在目

6、標值±12℃范圍之內(nèi)的命中率達到65.66％，在±20℃以內(nèi)的命中率為82.83％，最大誤差小于±40℃，平均誤差為±13.74℃。 通過上述預(yù)報結(jié)果可以看出，所建立的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能夠?qū)D(zhuǎn)爐終點成分及出鋼溫度進行較好地預(yù)測，其精度滿足現(xiàn)場工藝要求。 本文還對轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的影響因素進行了研究，分析了模型的各輸入量對轉(zhuǎn)爐冶煉終點的影響，為生產(chǎn)合格鋼水及轉(zhuǎn)爐的動態(tài)控制提供了參考。 本文所建立的模型存在著一定的誤差，