復(fù)雜有色金屬熔煉過程操作模式智能優(yōu)化方法研究.pdf

1、熔煉是提取銅、鉛、鋅、鎳等重金屬的主要工藝方法，是一個非常復(fù)雜的高溫、多相的物理化學(xué)變化過程，具有多變量、非線性、強(qiáng)耦合、大滯后、不確定性等特點，許多過程參量無法直接檢測，難以采用精確的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述。目前，熔煉過程的操作參數(shù)大多由生產(chǎn)操作決策人員憑經(jīng)驗主觀確定，難以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，生產(chǎn)過程的工藝指標(biāo)波動較大。因此，研究復(fù)雜有色金屬熔煉過程的操作模式優(yōu)化，對于實現(xiàn)熔煉過程的節(jié)能降耗、提高資源和熔煉設(shè)備的利用率以及充分發(fā)揮熔

2、煉過程的生產(chǎn)潛力、提高熔煉過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，都具有重大意義。 本文通過探索復(fù)雜有色金屬熔煉過程的“數(shù)據(jù)—信息—知識—智能行為”轉(zhuǎn)化關(guān)系，研究并提出了其過程相關(guān)操作模式的智能優(yōu)化方法。論文首先總結(jié)了復(fù)雜有色金屬熔煉過程操作優(yōu)化和數(shù)據(jù)挖掘在流程工業(yè)中的應(yīng)用特點及研究現(xiàn)狀，提出了基于模式挖掘的操作模式滾動優(yōu)化框架；然后在此框架的基礎(chǔ)上，分別提出了單參數(shù)決策和多參數(shù)決策的操作模式智能優(yōu)化方法，并將其應(yīng)用于復(fù)雜有色

3、金屬熔煉過程操作優(yōu)化決策，取得了明顯的成效。主要研究成果如下：(1)提出了基于模式挖掘的操作模式滾動優(yōu)化框架。定義并形式化描述了有色金屬熔煉過程的操作模式、優(yōu)化操作模式及操作模式挖掘；描述了利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)從生產(chǎn)過程積累的大量實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)中提取有效規(guī)則來實現(xiàn)操作模式優(yōu)化的思想；闡述了有色金屬熔煉過程操作模式挖掘的三個階段，即模式集初始化、模式分解和規(guī)則挖掘；在此基礎(chǔ)上，提出了基于模式挖掘的操作模式滾動優(yōu)化框架。 (2)研究并提出

4、了單參數(shù)的操作模式智能優(yōu)化方法。首先，利用減法聚類能自動確定類別數(shù)的特點，提出了基于最近鄰減法聚類的連續(xù)型屬性的離散化方法。該方法利用一個改進(jìn)的減法聚類來獲得類別個數(shù)和類的中心的初始值，利用最近鄰聚類來得到最終的類中心，并利用這些類中心對連續(xù)屬性進(jìn)行硬離散和模糊離散。然后，提出了一種快速的模糊規(guī)則挖掘方法，直接從大量的數(shù)值型數(shù)據(jù)中提取易于理解的模糊規(guī)則，并提出了基于模糊規(guī)則的單參數(shù)決策的操作模式優(yōu)化方法。最后，提出了基于簡化支持向量回歸

5、的關(guān)鍵參數(shù)預(yù)報方法，將其應(yīng)用于鉛鋅密閉鼓風(fēng)爐鋅產(chǎn)量預(yù)報。 (3)研究并提出了多參數(shù)決策的操作模式智能優(yōu)化方法。首先，提出了混沌梯度優(yōu)化方法，它利用變尺度梯度下降法進(jìn)行“粗搜索”，利用混沌優(yōu)化方法在已獲得的局部極小點周圍進(jìn)行“細(xì)搜索”來跳出局部極小點，實現(xiàn)快速全局尋優(yōu)。然后，提出了混沌遺傳優(yōu)化方法來求解無法獲得精確函數(shù)形式的優(yōu)化問題。該優(yōu)化方法將優(yōu)化變量加入混沌擾動，然后對帶混沌擾動的變量進(jìn)行編碼，通過不斷進(jìn)化，求得問題的最優(yōu)解。

6、最后，提出了一種基于混沌遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多參數(shù)決策的操作模式優(yōu)化方法，獲得可理解性強(qiáng)的優(yōu)化操作模式。 (4)介紹了復(fù)雜有色金屬熔煉過程操作模式智能優(yōu)化方法的應(yīng)用。提出了一種爐況的綜合評判方法來評估生產(chǎn)過程的運(yùn)行狀態(tài)，以便能及時調(diào)整鉛鋅密閉鼓風(fēng)爐的操作參數(shù)。將該方法應(yīng)用于鉛鋅密閉鼓風(fēng)爐優(yōu)化操作和故障診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)一直在穩(wěn)定運(yùn)行。開發(fā)了銅轉(zhuǎn)爐操作優(yōu)化智能決策支持系統(tǒng)，該系統(tǒng)以銅轉(zhuǎn)爐操作參數(shù)的滾動優(yōu)化模型為基礎(chǔ)，實現(xiàn)全過程操作參