基于支持向量機(jī)的燒結(jié)終點(diǎn)預(yù)報(bào)與控制研究.pdf

1、在燒結(jié)生產(chǎn)中，燒結(jié)終點(diǎn)是與燒結(jié)機(jī)質(zhì)量、產(chǎn)量和成本密切相關(guān)的重要工藝參數(shù)，是保證高爐獲得優(yōu)質(zhì)技術(shù)指標(biāo)的關(guān)鍵所在。燒結(jié)終點(diǎn)位置適宜且保持穩(wěn)定，可以提高成品率并充分利用燒結(jié)面積，在保證質(zhì)量的同時(shí)得到最大生產(chǎn)率，降低能耗。但由于燒結(jié)生產(chǎn)具有較大的時(shí)滯性和動態(tài)時(shí)變性，以及用于判斷和預(yù)報(bào)終點(diǎn)的參數(shù)無法直接檢測等原因，因此，長期以來燒結(jié)終點(diǎn)控制一直是鋼鐵企業(yè)自動化過程控制中的難點(diǎn)。 本文結(jié)合萊鋼265m2燒結(jié)機(jī)的具體工藝生產(chǎn)特點(diǎn)，緊緊圍繞預(yù)報(bào)

2、和穩(wěn)定控制燒結(jié)終點(diǎn)，以提高燒結(jié)質(zhì)量這一主題，在燒結(jié)終點(diǎn)預(yù)報(bào)模型、燒結(jié)終點(diǎn)控制方法和系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)尾斷面紅外圖像在線判斷燒結(jié)終點(diǎn)、優(yōu)化控制燒結(jié)終點(diǎn)等方面展開研究，取得了如下創(chuàng)新性的研究成果： (1)在燒結(jié)終點(diǎn)預(yù)報(bào)方面，基于支持向量機(jī)理論(SVMs)提出了一種預(yù)報(bào)燒結(jié)終點(diǎn)的新方法。該方法以原料參數(shù)作為預(yù)報(bào)參數(shù)，采用支持向量機(jī)方法對萊鋼265m2燒結(jié)機(jī)燒結(jié)過程進(jìn)行預(yù)報(bào)，建立了燒結(jié)終點(diǎn)的長期預(yù)報(bào)模型。通過與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的預(yù)報(bào)模型進(jìn)行比

3、較表明，支持向量機(jī)良好的泛化性能更適合于動態(tài)復(fù)雜的燒結(jié)過程。本文提出的預(yù)報(bào)模型有較強(qiáng)的泛化能力，能夠準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)燒結(jié)終點(diǎn)。 (2)在燒結(jié)終點(diǎn)控制方面，提出燒結(jié)終點(diǎn)模糊控制策略，將燒結(jié)終點(diǎn)短期預(yù)報(bào)模型應(yīng)用于燒結(jié)終點(diǎn)模糊控制系統(tǒng)中。以正常拐點(diǎn)風(fēng)箱的廢氣溫度(BRT)和風(fēng)箱廢氣溫度曲線拐點(diǎn)(BRP)兩種預(yù)報(bào)參數(shù)分別實(shí)現(xiàn)燒結(jié)終點(diǎn)短期預(yù)報(bào)。設(shè)計(jì)模糊控制策略控制燒結(jié)終點(diǎn)，并建立燒結(jié)終點(diǎn)控制系統(tǒng)驗(yàn)證其有效性。 針對燒結(jié)過程非線性特性，提

4、出基于最小二乘支持向量機(jī)(LS-SVMs)建模的預(yù)測控制算法。首先采用LS-SVMs離線建立了燒結(jié)過程的非線性模型；然后在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，將離線模型在每一個(gè)采樣周期關(guān)于當(dāng)前采樣點(diǎn)進(jìn)行線性化，采用廣義預(yù)測控制算法(GPC)進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)，通過調(diào)節(jié)臺車速度控制燒結(jié)風(fēng)箱廢氣溫度，從而實(shí)現(xiàn)燒結(jié)終點(diǎn)的間接控制。通過Simulink建立燒結(jié)過程預(yù)測控制系統(tǒng)，驗(yàn)證其控制效果。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出，設(shè)計(jì)的燒結(jié)過程的預(yù)測控制系統(tǒng)具有良好的控制效果，同時(shí)系統(tǒng)易

5、于實(shí)現(xiàn)，對進(jìn)一步的實(shí)際應(yīng)用有參考指導(dǎo)意義。 (3)在燒結(jié)質(zhì)量判斷方面，設(shè)計(jì)紅外CCD裝置采集燒結(jié)機(jī)尾斷面圖像，提取其特征信息，成功地建立支持向量機(jī)多分類器判斷燒結(jié)狀況(欠燒、過燒、正常)，進(jìn)而建立燒結(jié)礦質(zhì)量預(yù)報(bào)模型，實(shí)現(xiàn)對燒結(jié)礦生產(chǎn)在線實(shí)時(shí)的綜合評價(jià)和燒結(jié)終點(diǎn)的有效控制。 (4)在燒結(jié)過程參數(shù)優(yōu)化模型與控制方面，針對燒結(jié)過程復(fù)雜的優(yōu)化控制問題，建立了燒結(jié)過程參數(shù)優(yōu)化模型，采用聚類的匹配優(yōu)化算法獲得最優(yōu)的操作參數(shù)，對整個(gè)燒