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《中南大学》 2007年
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露天矿山生产调度系统群集拟生态优化方法及应用研究

杨仕教  
【摘要】: 露天矿山生产调度系统是一个多因素、多层次、动态变化的复杂非线性系统,具有递阶结构、不确定性、多目标、多约束、多资源相互协调等特点。调度的任务是根据产量、质量目标和资源约束,确定具体的开采方案、生产工艺、运输路径、运行时间、设备操作与管理控制等。因此,优化露天生产调度系统对于提高露天矿山的经济效益具有重要意义。 本文引入现代扁平化管理理念,构建露天矿山生产调度系统运作模式,应用自适应模糊推理系统(ANFIS)、模糊规划与群集拟生态进化算法的融合技术解决不确定环境下露天矿山生产调度系统的建模与优化问题。主要研究内容如下: 1)露天矿山生产调度系统建模与优化理论研究 ①露天矿山生产调度系统的模糊神经网络建模研究。露天矿山生产调度系统涉及的参数多(如生产计划系统、穿孔爆破系统),其系统模型难以用现成的函数关系式表达,采用经典的建模方法难以建立符合实际的系统模型。本文应用神经网络、自适应模糊推理系统(ANFIS)对复杂非线性系统建模进行了比较研究,研究结果表明ANFIS具有更好的拟合能力,尤其是基于模糊减法聚类的ANFIS能更好地实现复杂非线性系统的建模。 ②露天矿山生产调度系统的模糊建模研究。露天矿山生产调度系统模型存在着广泛的模糊性(如卡车运输系统中的运输距离、单位运输费用等),涉及到多模糊目标及多模糊约束的全模糊规划问题(TFP)的建模求解,需进行系统集成与算法改进。本文结合隶属度函数法及模糊决策准则,有效地实现了模糊系数的全模糊规划问题的转化。 ③露天矿山生产调度系统的群集拟生态全局优化研究。露天矿山生产调度系统的优化是一全局最优化问题。本文融合遗传算法(GA)、免疫算法(IA)、粒子群优化算法(PSO)等拟生态进化算法的优点,构造了群集拟生态进化算法(SSBEA),强化了全局优化算法性能,并以特殊多波峰检测函数为例,验证了该算法的优越性。然后,应用群集拟生态优化算法解决了ANFIS的优化求解问题,并以特殊多波峰检测函数及露天矿山生产能力ANFIS模型的优化求解为例,验证了ANFIS-SSBEA解决复杂系统的建模与优化问题的有效性。同时,应用群集拟生态进化算法解决了带模糊系数的多模糊目标及多模糊约束的全模糊规划问题(TFP)的集成模型的优化求解问题,从而解决了不同可能性水平下的模糊系统的最优满意度问题,并以露天矿山卡车运输系统为例,验证了TFP-SSBEA解决不确定系统的建模与优化问题的有效性。 2)湖南韶峰集团露天矿山生产调度系统的群集拟生态优化研究 ①引入现代扁平化管理模式,为湖南韶峰水泥原料露天矿山构建了由上层的生产计划系统、下层的穿孔爆破系统和卡车运输系统、中间层的协调优化系统组成的生产调度系统。拓展了露天矿山生产调度系统的运作模式,促进了生产调度系统的优化管理、优化反馈和优化运行。 ②露天矿山生产计划系统的群集拟生态优化研究。应用ANFIS构建了与水泥原料矿山生产计划系统相关的水泥产品结构计划、矿山主生产计划模型,用群集拟生态进化算法对其进行了优化求解。然后,用全模糊规划构建矿山出矿计划模型,用群集拟生态进化算法进行优化求解,解决了在不同可能性水平下的矿山出矿计划系统最优满意度问题。 ③穿孔爆破系统的群集拟生态优化研究。在满足矿山生产计划要求的条件下,运用ANFIS建立了破碎矿石成本与不同台阶作业点的主要技术经济参数(孔径、超深(或孔深)、孔间距、排间距、炸药单耗、根底大块率、延米矿量、落矿量等)之间关系的穿孔爆破系统模型,应用群集拟生态优化算法对其进行了优化求解,实现了在满足不同市场需求条件下穿孔爆破系统的最优化。 ④卡车运输系统群集拟生态优化研究。根据矿山生产计划系统及卡车运输调度系统的特点,应用模糊约束、模糊目标的全模糊系数规划模型建立了卡车运输调度系统模型。并用群集拟生态进化算法对其进行了优化求解,从而得出了各个班次在不同可能性水平下的最优车辆数及最小运输成本。 本文通过对多种拟生态算法进行融合,建立了群集拟生态进化算法;应用自适应模糊推理系统技术、全模糊规划理论建立了复杂露天矿山生产调度系统数学模型;应用群集拟生态进化算法对其进行了优化求解。将研究成果应用于湖南韶峰水泥原料矿山生产调度系统的优化,求得了该矿山生产调度系统的全局最优解,大幅度提高了该矿山的经济效益。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TD672

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 霍晓宇;杨仕教;戴剑勇;吴长振;;基于Multi-Agent技术的露天矿山生产调度系统框架的构建[J];南华大学学报(自然科学版);2012年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 顾清华;复杂矿井三维可视化生产调度系统及关键技术研究[D];西安建筑科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘伟;基于Web的新城金矿管理信息系统的研究与实现[D];东北大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 王磊;免疫进化计算理论及应用[D];西安电子科技大学;2001年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王成华;高文梅;李成;;粒子群优化算法搜索土坡临界非圆弧滑动面[J];四川建筑科学研究;2007年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄孝鹏;龚亲华;李振宇;许甜甜;;中国古代决策思想与现代决策科学的融合与发展[A];安徽省管子研究会2011年年会暨全国第六届管子学术研讨会交流论文集[C];2011年
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6 丁婷;崔红涛;;遗传算法在智能天线扇区波束赋形及阵元失效补偿中的应用[A];经济策论(上)[C];2011年
7 姚明海;李海红;朱华;;商品混凝土企业集成系统研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 高尚;江新姿;汤可宗;;蚁群算法与遗传算法的混合算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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10 程远林;李茂军;;基于小生境遗传算法的配电网电容器优化配置[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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9 刘营;雷达图像编码器的并行处理研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 朱怡;潜艇航行训练模拟器模型简化与参数优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋慧;改进的遗传算法在电力系统无功优化中的应用[D];安徽工程大学;2010年
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5 刘奇;基于混合粒子群算法的ZnO镀膜光纤传感器的参数优化[D];南昌航空大学;2010年
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8 柳枝华;微粒群优化算法的改进及应用[D];南昌航空大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李桂丽,刘悦,田莹;可复用构件的制作和组装[J];鞍山钢铁学院学报;2002年03期
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4 沈泉飞;顾和和;张海荣;曹敏;钟立喜;房友东;;矿产资源管理信息系统设计与开发[J];测绘与空间地理信息;2007年04期
5 张利芬,欧进萍;结构模糊控制规则优化生成的遗传算法[J];地震工程与工程振动;2001年S1期
6 邓平,刘林,范平志;一种改进的TOA/AOA混合定位算法[J];电路与系统学报;2003年04期
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 李映;混合智能计算方法及其应用[D];西安电子科技大学;2002年
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7 奚砚涛;基于开源技术的煤矿地测数据服务体系研究[D];中国矿业大学;2008年
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1 胡海龙;多智能体城市生态用地选址模型及其应用[D];中南大学;2011年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 顾清华;郭进平;卢才武;;基于离散点的不规则巷道断面三维快速重构算法[J];金属矿山;2011年07期
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李少武;露天矿卡车调度方案设计及优化[D];大连理工大学;2012年
2 张邦磊;露天矿卡车调度三维动态图形显示与仿真[D];大连理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王磊;免疫进化计算理论及应用[D];西安电子科技大学;2001年
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【相似文献】
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1 张仁杰;冯奎智;;优化露天矿山运营的可持续发展思维[A];第五届水泥矿山年会暨“十二五”水泥矿山发展论坛文集[C];2011年
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5 张仁杰;苏耿世;;露天矿山运营管理的商业模式与信息化战略[A];2010全国采矿科学技术高峰论坛论文集[C];2010年
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7 刘佳;刘子芳;刘祥;李明;;用VB实现选煤厂煤仓仓位的监控与管理[A];第十二届全国煤矿自动化学术年会论文专辑[C];2002年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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3 本报记者 孙春晓 通讯员 安宏昌 李庆云;张店区告别露天矿山开采历史[N];淄博日报;2010年
4 记者 殷珂 通讯员 柯晓军;大冶七成露天矿实现台阶式开采[N];黄石日报;2010年
5 YMG记者 纪殿国 通讯员 王晓兵 丛建刚;整改率达100%[N];烟台日报;2010年
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8 徐大天 杜慧;济钢冷轧生产计划系统(L3)上线[N];中国冶金报;2006年
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5 王斌;集装箱空箱调运优化研究[D];上海海事大学;2005年
6 顾佳晨;具有模糊参数的大工业过程稳态递阶优化控制[D];西安交通大学;2001年
7 张劲松;基于受控混杂Petri网的连续过程生产调度建模及优化方法[D];山东大学;2008年
8 陈国华;模糊投资组合优化研究[D];湖南大学;2009年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨旭天;耐驰公司单螺杆泵生产计划系统优化研究[D];兰州大学;2011年
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3 王云轩;基于Baan系统的生产计划系统设计[D];复旦大学;2010年
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5 元利兴;流程型CIMS环境下生产调度系统的建模与开发[D];河北工业大学;2000年
6 徐金朋;酒钢不锈钢炼钢分厂生产计划系统的设计与实现[D];电子科技大学;2012年
7 蔡韵;制浆造纸企业生产调度系统建模与优化研究[D];浙江大学;2005年
8 许连芳;MRPⅡ模式下生产计划系统的研究与实现[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 方军;证券投资组合模糊规划及其智能优化方法的研究[D];华北电力大学(河北);2003年
10 王媛;多agent生产调度系统的设计与实现[D];大连理工大学;2005年
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