基于數(shù)據(jù)的鉛鋅熔煉過程自適應(yīng)在線監(jiān)控與故障診斷.pdf

1、密閉鼓風(fēng)爐鉛鋅熔煉過程是一個復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程，具有多變量、非線性、強(qiáng)耦合、大滯后和不確定性等特點(diǎn)，由于機(jī)理反應(yīng)復(fù)雜，原料成分多變及工作環(huán)境惡劣，導(dǎo)致鉛鋅熔煉過程工況頻繁變化、多工作點(diǎn)運(yùn)行、數(shù)學(xué)描述困難和故障時常發(fā)生，從而影響鉛鋅的產(chǎn)量和質(zhì)量。目前，鉛鋅熔煉過程在線監(jiān)控與故障診斷主要憑人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，無法及時發(fā)現(xiàn)和診斷故障，難以保證生產(chǎn)過程持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。因此，研究鉛鋅熔煉過程在線監(jiān)控與故障診斷新技術(shù)，對于保證生產(chǎn)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高

2、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文針對鉛鋅熔煉過程工況頻繁變化和多工作狀態(tài)切換的特點(diǎn)，利用生產(chǎn)現(xiàn)場采集的大量工況數(shù)據(jù)，研究了基于過程工況數(shù)據(jù)的自適應(yīng)在線監(jiān)控與故障診斷新方法。針對鉛鋅熔煉過程在線監(jiān)控與故障診斷存在的問題，提出了基于一階擾動的遞歸動態(tài)主元分析方法、基于潛空間變換的自適應(yīng)建模方法、基于多模型切換的自適應(yīng)在線監(jiān)控方法、基于奇異值分解的故障二次分離方法和基于極大似然估計(jì)的故障辨識方法。并將其應(yīng)用于鉛鋅熔煉過程實(shí)

3、際生產(chǎn)中，取得了較好效果。
　　 主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾個方面：
　　 (1)針對鉛鋅熔煉過程機(jī)理反應(yīng)復(fù)雜、工況頻繁變化和多工作狀態(tài)頻繁切換的問題，將鉛鋅熔煉過程每個加料周期劃分為三個子過程，包括初始階段，過渡階段和穩(wěn)定階段。然后根據(jù)三個子過程工況變化的不同特點(diǎn)，采用靜態(tài)主元分析方法建立正常工況下鉛鋅熔煉過程初始階段靜態(tài)監(jiān)控模型，采用動態(tài)主元分析方法建立過渡階段動態(tài)監(jiān)控模型，提出一種基于潛空間變換的自適應(yīng)建模方法提取

4、穩(wěn)定階段正常工況變化的模型特征，建立穩(wěn)定階段自適應(yīng)監(jiān)控模型。
　　 (2)針對傳統(tǒng)監(jiān)控統(tǒng)計(jì)變量(如SPE)閾值計(jì)算不精確和在線計(jì)算復(fù)雜的問題，提出兩個改進(jìn)的監(jiān)控統(tǒng)計(jì)量。首先深入分析傳統(tǒng)監(jiān)控統(tǒng)計(jì)量存在的問題，構(gòu)造兩個改進(jìn)的監(jiān)控統(tǒng)計(jì)量。然后比較各個監(jiān)控統(tǒng)計(jì)量的故障敏感度，從理論上證明了改進(jìn)的統(tǒng)計(jì)量具有更強(qiáng)的故障檢測能力，同時在線計(jì)算方法簡單、閾值確定更精確。
　　 (3)針對鉛鋅熔煉過程多工作狀態(tài)運(yùn)行和工況頻繁變化引起的系統(tǒng)

5、故障誤報警的問題，提出了一種基于動態(tài)遞歸主元分析和多模型切換方法的鉛鋅熔煉過程自適應(yīng)在線監(jiān)控策略。采用基于標(biāo)準(zhǔn)主元分析的在線監(jiān)控方法對鉛鋅熔煉過程初始階段工況實(shí)行在線監(jiān)控。然后提出一種基于一階擾動的動態(tài)遞歸主元分析方法實(shí)時跟蹤過渡階段工況的緩慢變化，實(shí)現(xiàn)過渡階段工況自適應(yīng)在線監(jiān)控。最后提出一種基于正常工況變化模型(工況漂移，工況擴(kuò)大和工況突變模型)的多模型切換方法，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定階段工況自適應(yīng)在線監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的自適應(yīng)在線監(jiān)控策

6、略能有效跟蹤鉛鋅熔煉過程工況的正常變化，消除系統(tǒng)故障誤報警并有效檢測故障。
　　 (4)針對鉛鋅熔煉過程不同類型故障引起相同狀態(tài)變量異常而導(dǎo)致系統(tǒng)故障誤診斷的問題，提出了一種基于奇異值分解的鉛鋅熔煉過程故障二次分離方法。首先根據(jù)異常狀態(tài)變量和故障類型的對應(yīng)關(guān)系，提出一種基于奇異值分解的故障分離方法初步確定故障類型。然后根據(jù)異常狀態(tài)變量與故障類型的特殊對應(yīng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)故障的二次分離。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠有效分離故障，減少系統(tǒng)故障誤