基于CPS原理的鎢離子交換冶煉過程控制系統(tǒng)研究.pdf

1、鎢是一種戰(zhàn)略元素，廣泛應(yīng)用于冶金、航天、軍工等領(lǐng)域。鎢離子交換冶煉工藝具有機理復(fù)雜、影響因素多、流程長等特點。當(dāng)前以 DCS為代表的工藝控制系統(tǒng)存在協(xié)調(diào)不及時和過程參數(shù)難以在線預(yù)測的問題，影響了工藝過程的連續(xù)性、穩(wěn)定性及產(chǎn)品收率。本文以贛南某上市鎢冶煉企業(yè)的鎢離子交換冶煉工藝過程為研究對象，在分析過程特征和主要影響因素的基礎(chǔ)上，基于信息物理系統(tǒng)（CPS）實時感知和動態(tài)協(xié)調(diào)原理，提出了一種三層CPS結(jié)構(gòu)的鎢離子交換冶煉工藝過程控制系統(tǒng)。本

2、文主要的研究工作和結(jié)論如下：
　?。?）對鎢離子交換冶煉過程各階段工藝機理進(jìn)行了分析，總結(jié)了工藝過程的特點。對生產(chǎn)過程歷史數(shù)據(jù)利用偏相關(guān)分析法找出了影響工藝指標(biāo)的主要參數(shù)，提出了一種具有健壯性和穩(wěn)定性的三層CPS控制結(jié)構(gòu)，分別為現(xiàn)場層、節(jié)點控制層和決策層，為鎢冶煉過程控制提供了新的解決方案。
　?。?）針對當(dāng)前工藝控制系統(tǒng)局部單元自適應(yīng)能力不足的問題，設(shè)計了基于實時嵌入式技術(shù)的CPS智能節(jié)點，通過數(shù)據(jù)采集單元感知生產(chǎn)過程狀態(tài)

3、，與同層其他節(jié)點進(jìn)行信息交互，接收決策層的優(yōu)化控制策略，控制執(zhí)行器調(diào)節(jié)物理設(shè)備狀態(tài)，解決了局部優(yōu)化和封閉生產(chǎn)的問題，達(dá)到動態(tài)協(xié)調(diào)工作的效果。
　?。?）在系統(tǒng)決策層，重點研究了一種在線實時預(yù)測模型，該模型以先驗數(shù)據(jù)和過程狀態(tài)參數(shù)為輸入，利用超限學(xué)習(xí)機（ELM）快速學(xué)習(xí)特性，通過Bootstrap對ELM隱含層權(quán)值和偏差進(jìn)行約束，在保證精確性的情況下實現(xiàn)了在線預(yù)測功能。運用該模型對生產(chǎn)過程中粗鎢酸鈉溶液除磷終點進(jìn)行了預(yù)測，結(jié)果表明該