基于操作模式的銅閃速熔煉過程工況遷移策略研究及應用.pdf

1、閃速熔煉是提取金屬銅的主要工藝，我國銅精礦資源復雜、變化頻繁，需要遷移工況以保證熔煉性能。目前主要是基于人工經驗調整操作參數進行工況遷移，導致遷移時間長、工況波動大、能源消耗高。銅閃速熔煉生產過程積累了大量的工業(yè)運行數據，研究如何從這些數據中挖掘出指導工況遷移的操作參數調整規(guī)則，完成熔煉工況的高效遷移，對實現熔煉企業(yè)的節(jié)能降耗具有重要意義。
　　本文研究并提出了基于操作模式的銅閃速熔煉過程工況遷移策略，主要解決“目標工況設定”和“

2、工況遷移路徑選擇”兩大難題，提出了基于操作模式匹配、基于關鍵工藝指標預測的操作模式優(yōu)化兩種目標工況設定方法，以及面向調整代價最優(yōu)的銅閃速熔煉過程工況遷移路徑優(yōu)化選擇方法，開發(fā)了基于操作模式的銅閃速熔煉過程監(jiān)控與優(yōu)化系統(tǒng)。主要研究工作和創(chuàng)新性成果如下:
　　(1)針對操作模式庫龐大引起最優(yōu)操作模式搜索效率低的問題，提出了基于柯西不等式的操作模式分級快速匹配方法。首先采用主元分析法設定屬性權重，提高了匹配可靠性;然后將柯西不等式引入到

3、初級匹配的相似性度量準則中，減少計算復雜度，快速獲取相似操作模式集，使次級匹配只在相似操作模式集中進行，加快了匹配速度。最后利用UCI數據集與實際數據應用結果進行驗證和分析。
　　(2)針對銅閃速熔煉過程冰銅溫度、冰銅品位和渣中鐵硅比三大工藝指標難以在線檢測的問題，提出了基于投影尋蹤回歸的銅閃速熔煉過程關鍵工藝指標預測方法。利用匹配獲得的相似操作模式集，分別建立了預測三大工藝指標的投影尋蹤回歸子模型。為求解模型參數，以各子模型投影

4、指標為目標，采用實數編碼混沌偽并行遺傳算法優(yōu)化求解投影方向和多項式系數;以綜合投影指標為目標，通過選擇合適的嶺函數個數，協(xié)調各子模型預測精度與模型參數更新速度，改善了模型整體性能。數據驗證結果表明三大工藝指標的最大相對誤差分別為6.08％、3.79％和6.93％，預測模型能滿足實際生產需求。
　　(3)針對優(yōu)良操作模式庫中不存在與銅精礦資源相適應最優(yōu)操作模式的問題，提出了基于實數編碼混沌偽并行遺傳算法的操作模式優(yōu)化方法，通過優(yōu)化求

5、解穩(wěn)態(tài)工況下的最優(yōu)操作參數，獲取最優(yōu)操作模式。綜合多個工藝指標，構建了綜合工況評價函數和操作模式優(yōu)化模型;將混沌信息交換機制引入到“獨立進化、信息交換”的偽并行遺傳算法中，并采用實數編碼形式完成各子種群的獨立進化，從而設計了一種基于實數編碼的混沌偽并行遺傳算法。并將該方法應用于求解組成操作模式的最優(yōu)操作參數分量，進而提取所需最優(yōu)操作模式。最后通過算法性能測試和實際數據應用結果進行驗證和分析。
　　(4)針對基于經驗的操作參數調整引

6、起工況遷移路徑選擇盲目的問題，提出了面向調整代價最優(yōu)的銅閃速熔煉過程工況遷移路徑優(yōu)化方法。綜合考慮工況遷移時間、能源消耗，構造了工況遷移性能評價指標，建立了反映熔煉過程工況遷移路徑與操作參數調整過程的動態(tài)關系模型，結合產品質量、工況波動、以及由當前工況和目標工況組成的端點等約束條件，將工況遷移路徑優(yōu)化選擇問題轉化為具有多約束和端點固定的優(yōu)化問題，并利用Legendre偽譜法進行求解，獲取最優(yōu)工況遷移路徑。工業(yè)應用結果表明所提方法與人工調