收藏本站
《中南大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

烧结混合料制备过程智能集成优化控制策略及其工业应用

李勇  
【摘要】:烧结过程是炼铁工艺中的重要流程,其中的配料与混合制粒过程属于混合料制备过程。在实际工业生产中,混合料制备过程并未得到充分优化,在配料方面存在混合料成分准确率不高,烧结矿质量波动的问题;存在成本和硫含量偏高,经济效益和环境效益不高的问题;在混合制粒方面,存在混合料粒度分布欠合理,烧结工序能耗高的问题。针对上述问题,本文围绕混合料制备过程智能集成优化控制策略展开研究,主要的研究工作与创新点如下: (1)基于机理分析和数据驱动的烧结配料过程智能集成建模方法 针对烧结矿质量预测复杂,配料准确率较低而导致烧结矿质量波动的问题,提出一种烧结矿质量级联集成预测模型。首先,分析烧结过程中化学反应物质质变和量变关系,建立烧结矿质量的机理模型;根据灰色关联度分析方法确定影响烧结矿质量的关键参数,并将其区分为已知的配料参数信息和未知的烧结过程状态参数;依据烧结生产稳定性要求,建立T-S模糊融合的GM(1,1)灰色模型和最小二乘支持向量机(LS-SVM)集成模型,获得烧结过程状态参数合理的预测值。在此基础上,分别建立具有全局逼近能力BP神经网络模型(BPNN)和局部泛化能力的LS-SVM模型以预测烧结矿质量,并从信息论的观点出发,提出一种根据预测误差序列的变异程度加权的信息熵融合方法,通过对机理模型、BPNN和LS-SVM模型的预测结果进行加权集成,获得准确的烧结矿质量预测值。仿真结果和实际运行表明级联集成模型的预测精度高于单级预测模型和级联单一预测模型,能够准确预测烧结矿质量,满足配料计算对预测精度和数据完备性的要求。 通过研究焦粉配比与烧结矿质量之间的数值关系,建立以烧结矿质量为约束的焦粉配比优化模型;通过研究烧结过程的主要物理、化学变化,建立基于热平衡的焦粉配比下限模型,从而缩小焦粉配比优化模型的搜索范围,克服了传统经验配比难以实现焦粉用量优化的局限性,为实现烧结配料过程节能目标奠定了基础。 (2)兼顾降低成本与减少硫含量的烧结配料多目标优化模型 针对传统配料方法中存在成本和污染物元素含量偏高,而一般的配料优化模型既缺乏对烧结配料工艺过程的合理描述,也缺乏对能耗、环境效益的关注问题,结合烧结配料中一次配料与二次配料不同的工艺特点和指标要求,在分析烧结过程原料关键化学成分指标和经济性基础上,以库存量和烧结矿化学成分指标为约束条件,建立一种基于线性加权和的烧结配料多目标优化模型(包括一次配料和二次配料多目标优化模型),较传统的配料成本优化模型而言,实现兼顾降低配料成本与减少硫含量的烧结配料多目标优化。 (3)烧结配料多目标综合优化方法 在建立基于线性加权和的烧结配料多目标优化模型的基础上,本文设计基于线性规划(LP)和遗传-粒子群(GA-PSO)的烧结配料多目标综合优化算法,搜索一次配料与二次配料优化模型的最优配比。该算法首先采用LP方法求解基于线性加权和的烧结配料多目标优化模型的最优解,若LP方法计算失效,则采用GA-PSO算法进行搜索,算法搜索初期采用基本粒子群算法(PSO),当PSO收敛停滞,采用遗传算法(GA)的交叉、变异操作增加粒子群的多样性,避免了基本PSO算法收敛末期的振荡特点,实现快速收敛。本文将烧结配料多目标综合优化算法应用工业生产现场,实现烧结配料配比优化。 (4)基于粒度分布评估的混合制粒智能集成优化控制策略 混合料粒度分布影响因素众多,而工艺指标仅对混合料粒度分布进行定性描述。粒度分布优化控制缺乏准确的数学模型和明确的优化目标,采用传统优化方法与控制策略难以实现粒度分布优化控制。针对上述问题,本文提出一种基于粒度分布评估与优化的控制算法。首先,提出粒级参数的概念,将连续的粒度分布用离散的粒级参数表示;其次,分析筛分实验粒级参数与对应混合料的烧结状态,采用料层厚度和平均透气性指数建立模糊评估函数,建立粒级参数与对应评估值的样本集,采用基于BP神经网络方法建立粒级参数的评估模型;再次,以评估模型为目标函数,以粒级参数为决策变量,在生产边界条件的约束下采用PSO算法求解获得最优粒级参数;最后,建立水分设定模型,通过代入最优粒级参数求解得到制粒过程水分优化设定值,克服了传统水分控制难以实现粒度分布优化控制的局限性。仿真实验表明:算法有效改善了制粒效果。 (5)混合料制备过程优化控制策略的工业应用 结合工业现场实际,根据某360m2烧结生产线进行系统软件和数据流设计,建立烧结配料优化与决策支持系统,实现企业兼顾配料成本与减少焦粉用量、降低硫含量目标的综合优化,取得了明显的经济效益和环境效益。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TF046.4;TP273

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡中华;赵敏;;基于人工蜂群算法的TSP仿真[J];北京理工大学学报;2009年11期
2 张军红,沈峰满,谢安国;G-BP算法在烧结矿FeO指标预测中的应用[J];东北大学学报;2002年11期
3 郭立新;李浩;黄秋野;陈伟;;烧结机模糊控制规则设计及其仿真[J];东北大学学报;2006年10期
4 黄建国;罗航;王厚军;龙兵;;运用GA-BP神经网络研究时间序列的预测[J];电子科技大学学报;2009年05期
5 胡文;包伯成;张弓;刘贤龙;王俊波;;基于混沌同步的线性卷积系统辨识[J];东南大学学报(自然科学版);2010年06期
6 刘芬;申群太;;制粒湿度模糊自整定PID串级控制[J];电气传动;2006年10期
7 唐亚平;杨利军;;基于前馈补偿策略的制粒湿度控制系统设计与实现[J];电气传动;2007年06期
8 王峻峰;周家启;谢开贵;;中压配电网可靠性的模糊评估[J];重庆大学学报(自然科学版);2006年02期
9 冯焕林;贺淑珍;;原料合理利用的研究与实践[J];钢铁;2006年07期
10 吕学伟;白晨光;邱贵宝;欧阳奇;黄玉明;;基于遗传算法的烧结配料综合优化研究[J];钢铁;2007年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋宝宇;杨春雨;杨东晓;费静;王奎越;;烧结机尾断面图像在线处理与分析方法研究[J];鞍钢技术;2011年03期
2 谢招犇;刘万蓉;谢静如;;基于物联网的脐橙专家系统设计与应用[J];安徽农业科学;2011年36期
3 吴朝刚;顾云松;阿中;;烧结生产技术指标与风机参数关系的分析[J];安徽冶金;2011年02期
4 张军红,金永龙,孙家富,徐南平,邬士英;以煤代焦烧结煤粉粒度的选择[J];鞍山钢铁学院学报;2001年03期
5 李弘;于明华;李长青;;供应链绩效动态优化实证研究[J];北京交通大学学报(社会科学版);2010年04期
6 段劲松,陈革;改善包钢烧结混合料制粒效果的研究[J];包钢科技;1999年01期
7 陈革,马利,吕志义,王鑫;包钢烧结熔剂分加工艺研究[J];包钢科技;2003年04期
8 吴雷,汪进刚,边美柱;干馏煤替代无烟煤烧结效果[J];包钢科技;2004年03期
9 陈革;尤学东;曹立刚;;包钢265m~2烧结机工序优化研究及生产实践[J];包钢科技;2006年S1期
10 尚春江;段祥光;王悦成;;提高包钢竖炉球团矿转鼓强度实践分析[J];包钢科技;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 魏国良;刘传敏;贾雄;;改进润磨机和烘干机,降低粘结剂配比[A];2011年全国炼铁低碳技术研讨会会议论文集[C];2011年
2 徐建良;;首秦公司150m~2烧结机余热的新利用[A];2011年全国炼铁低碳技术研讨会会议论文集[C];2011年
3 王涛;鲁逢霖;胡容;;酒钢富氧烧结技术的研究与应用[A];2011年全国冶金节能减排与低碳技术发展研讨会文集[C];2011年
4 鲁逢霖;;酒钢烧结新技术研究及工业应用[A];2011年全国冶金节能减排与低碳技术发展研讨会文集[C];2011年
5 王浙航;王鹏;胡宾生;贵永亮;;钒钛烧结矿适宜碱度的研究[A];2011年河北省炼铁技术暨学术年会论文集[C];2011年
6 韦火明;王英杰;聂俊;;承钢2500m~3高炉钒钛烧结矿矿物组成分析[A];2011年河北省炼铁技术暨学术年会论文集[C];2011年
7 宋海鹰;桂卫华;阳春华;;基于核偏最小二乘的简约最小二乘支持向量机及其应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 宋海鹰;桂卫华;阳春华;;基于最小二乘支持向量机的Hammerstein-Wiener模型辨识[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 王非凡;李文亚;;摩擦焊接轴向缩短量的神经网络与支持向量机预测研究[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
10 李丽;程玉荣;牛奔;;离散人工蜂群算法求解旅行商问题[A];第十三届中国管理科学学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 丁和艳;铝合金车轮CNC机械抛光工艺优化的基础研究[D];华中科技大学;2010年
2 吴学雁;金融时间序列模式挖掘方法的研究[D];华南理工大学;2010年
3 罗彬;基于MMOI方法的电信客户流失预测与挽留研究[D];电子科技大学;2010年
4 商秀芹;新型进化计算方法及其在炼铁烧结过程建模与优化中的应用[D];浙江大学;2010年
5 吕青;思维进化和支持向量机理论及其在炼焦配煤优化中的应用研究[D];太原理工大学;2011年
6 杨媛;高速铁路供电系统RAMS评估的研究[D];北京交通大学;2011年
7 张金萍;基于IANN的县域农业可持续性预警模型研究[D];河南大学;2011年
8 安剑奇;基于多源信息融合的高炉料面温度场在线检测系统研究及其应用[D];中南大学;2011年
9 周国雄;多座不对称焦炉集气管压力智能解耦与优化控制策略及应用研究[D];中南大学;2010年
10 向婕;铁矿石烧结过程智能集成优化控制技术及其应用研究[D];中南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汤雪;时间序列线性表示方法及其相似性度量算法研究[D];山东科技大学;2010年
2 张娓娓;焦炭生产过程质量模型建模方法研究[D];郑州大学;2010年
3 王真;一种带局部搜索空间的动态目标搜索算法[D];郑州大学;2010年
4 刘玲玲;PID参数整定技术的研究及应用[D];郑州大学;2010年
5 徐俏;基于多目标微粒群的转炉合金加入量优化研究[D];大连理工大学;2010年
6 田向伟;基于参数优化LSSVM在转炉煤气系统预测中的应用[D];大连理工大学;2010年
7 蔡磊;模糊控制在矿井提升机调速系统中的应用[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 蒋新民;钢铁厂烧结机头电除尘灰综合利用[D];湘潭大学;2010年
9 陈张荣;数控机床故障远程预警和诊断系统[D];苏州大学;2010年
10 马媛媛;基于纹理分类的图像检索技术研究[D];河南理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 段劲松,陈革;改善包钢烧结混合料制粒效果的研究[J];包钢科技;1999年01期
2 王玮;蔡瑞娇;焦清介;;制导弹药可靠性评定方法的研究[J];兵工学报;2007年07期
3 ;NN adaptive pole placement method for sintering finish point control[J];Journal of University of Science and Technology Beijing(English Edition);2004年05期
4 张宗旺,张建良,王海涛,张瑞堂,王馨普,戴汝昌;在线识别烧结矿质量指标的研究[J];包头钢铁学院学报;2001年02期
5 姚志超,张延玲,李士琦,周燕;考虑性能的烧结优化配料模型[J];包头钢铁学院学报;2002年03期
6 朱纯福;银行竞争力评价方法及其指标体系的构建[J];金融论坛;2002年10期
7 孙世敏,罗娜;三层六维供应链平衡记分卡体系构建[J];东北大学学报(社会科学版);2005年05期
8 刘晓东,张庆灵,王岩;T-S模糊广义系统的H_∞控制[J];东北大学学报;2002年05期
9 刘建昌,王柱;基于神经网络模式识别的板形模糊控制器[J];东北大学学报;2005年08期
10 裴珍,朴承龙,金伟,张宏勋;烧结混合料水分检测及智能控制系统[J];东北大学学报;1998年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 崔伟灿,陈一平,陶跃;新钢烧结配料自动化的改造及其效果[J];烧结球团;1996年04期
2 刘杰,李晓明;PLC在烧结配料系统中的应用[J];鞍钢技术;1999年07期
3 潘金华;集散控制系统在烧结配料中的应用[J];烧结球团;2002年06期
4 梁雄健;李鲁湘;;因素分析方法的研究[J];北京邮电大学学报;1992年02期
5 张涛,吴成茂,高向鹏;灰色系统理论在邮政业务预测中的应用[J];西安邮电学院学报;1999年02期
6 从宏寿,葛芦生;马钢二烧结配料计算机控制系统[J];冶金自动化;2003年03期
7 吴正朋;刘思峰;米传民;党耀国;崔立志;;基于不动点的新强化缓冲算子及其性质研究[J];控制与决策;2010年09期
8 彭文菁;王洪涛;;一种基于GM(1,1)模型的数字图像滤波算法[J];长江大学学报(自然科学版)理工卷;2010年04期
9 吕仲军;;应用灰色系统理论诊断变速箱故障[J];石家庄铁道学院学报;1993年03期
10 吴敬梅;炼钢除尘污泥在烧结配料中的应用[J];科技情报开发与经济;2000年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宋志刚;李海根;;邯宝360m~2烧结自动控制的实现[A];2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C];2008年
2 王春生;吴敏;曹卫华;;基于集成预测模型与专家推理策略的铅锌烧结配料优化方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 马元旭;;烧结矿质量的内外部影响[A];2009年河北省冶金学会炼铁技术暨学术年会论文集[C];2009年
4 韩淑霞;沈茂森;康文革;汪俊岭;;包钢三烧配加强化剂工业实验[A];2008年全国炼铁生产技术会议暨炼铁年会文集(上册)[C];2008年
5 张宗旺;张瑞堂;;主元分析在烧结矿质量在线识别建模中的应用[A];2001中国钢铁年会论文集(上卷)[C];2001年
6 于青;王德全;惠民;王建国;;喷洒氯化钙对烧结矿还原性及还原粉化性能影响的测试及研究[A];第四届中国金属学会青年学术年会论文集[C];2008年
7 薛凤萍;郝新文;李素芹;;唐钢炼铁厂清洁生产实践[A];2010年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会文集(上)[C];2009年
8 薛凤萍;郝新文;李素芹;;唐钢炼铁厂清洁生产实践[A];2010年河北省冶金学会炼铁技术暨学术年会论文集[C];2010年
9 王杏娟;刘然;方觉;张超;;配加澳大利亚FMG矿粉对烧结矿高温强度的影响[A];第十二届冶金反应工程学术会议论文集[C];2008年
10 李荣玲;黄晓东;王亚丽;;探讨宣钢外粉分类方法及其重要性[A];2010年河北省冶金学会炼铁技术暨学术年会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 甘志鸿;新钢烧结矿质量超目标[N];中国冶金报;2010年
2 通讯员 付树浩;首钢炼铁厂 “四个狠抓”提高烧结矿质量[N];首都建设报;2010年
3 费庆胜;福建三钢烧结矿质量在高位上突破[N];中国冶金报;2005年
4 胡俊鸽 张东丽 周文涛 杨明;新技术提高低质量原燃料利用率[N];中国冶金报;2010年
5 陈兰武;山东振华公司消化吸收国外先进技术[N];中国建材报;2008年
6 张艳青;长钢炼铁厂积极应变保高炉平稳过渡[N];中国冶金报;2009年
7 邵宏斌 朱怀 应元超;皮带秤替代螺旋秤在烧结配料中的应用实践[N];中国冶金报;2011年
8 本报记者 郭兆平 杨彧;吕晓云:每一次攀登都是全新的起点[N];山西日报;2005年
9 廖建国;高炉大喷煤操作条件下低SiO_2烧结矿质量的评价[N];世界金属导报;2001年
10 新华期货 郭伟明 钱江峰;灰色系统理论在商品期货预测中的应用研究[N];期货日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李勇;烧结混合料制备过程智能集成优化控制策略及其工业应用[D];中南大学;2012年
2 张长斌;基于灰色系统理论的滑行艇运动姿态预报研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
3 陈星明;灰色系统理论在动能弹侵彻混凝土靶体中的应用研究[D];中国工程物理研究院;2012年
4 梁栋;烧结配料、高炉生产及调度过程优化模型研究[D];重庆大学;2008年
5 吕学伟;炼铁流程中铁矿石评价体系构建[D];重庆大学;2010年
6 张彦;基于灰色理论的汽车产品可靠性工程研究[D];合肥工业大学;2006年
7 向婕;铁矿石烧结过程智能集成优化控制技术及其应用研究[D];中南大学;2010年
8 姜波;灰色系统与神经网络分析方法及其应用研究[D];华中科技大学;2004年
9 常城;国家级高新技术开发区经济发展灰色预测模型研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
10 雷艳;车用发动机气波增压器性能研究[D];北京工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周常立;烧结配料优化方法及工业应用[D];中南大学;2011年
2 王绍丽;基于集成模型的烧结矿质量预测系统及工业应用[D];中南大学;2011年
3 朱桂梅;300m~2烧结机配料子系统的研究与开发[D];河北工业大学;2011年
4 邢秀青;项目融资能力的评估研究[D];河北工业大学;2005年
5 任芸丹;基于模糊灰色理论眼科医疗器械产品质量可靠性评价方法的研究[D];苏州大学;2005年
6 唐军峰;大直径灌注桩试验研究及其在工程地质上的应用[D];中南大学;2005年
7 王步祥;基于灰色系统理论的我国粮食产量预测研究[D];江苏大学;2009年
8 罗会来;沉降时间序列的预测方法研究[D];广西大学;2005年
9 马剑飞;大跨径预应力连续梁桥施工控制关键技术研究[D];武汉理工大学;2006年
10 马金平;高中地理教学影响因子统计研究[D];湖南师范大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026