基于遷移學(xué)習(xí)的濕式球磨機(jī)多工況負(fù)荷參數(shù)軟測量.pdf

1、濕式球磨機(jī)是廣泛應(yīng)用于煤炭、磨礦、電力和冶金等流程工業(yè)領(lǐng)域常用的高能耗設(shè)備，其運(yùn)行過程具有參數(shù)時(shí)變、強(qiáng)耦合性、高度非線性和多尺度等復(fù)雜特性。受限于物理?xiàng)l件、技術(shù)水平和過程機(jī)理復(fù)雜性等因素，如何控制其過程的優(yōu)化運(yùn)行一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究重點(diǎn)，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確檢測濕式球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)是實(shí)現(xiàn)該復(fù)雜運(yùn)行過程的關(guān)鍵因素之一，這些負(fù)荷參數(shù)主要包括料球比(Material to Ball Volume Ratio，MBVR)、礦漿濃度(Pulp Densi

2、ty，PD)和充填率(Charge Volume Ratio，CVR)等。上述負(fù)荷參數(shù)代表磨機(jī)內(nèi)部的工作狀態(tài)，能夠準(zhǔn)確反映磨機(jī)負(fù)荷狀態(tài)，對于磨礦作業(yè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制、磨礦效率和能耗降低起著至關(guān)重要的作用，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地檢測這些磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)對提高磨礦產(chǎn)品質(zhì)量和磨礦生產(chǎn)率、降低磨機(jī)能耗及保證工業(yè)過程的安全運(yùn)行意義重大。但是這些負(fù)荷參數(shù)缺少有效的檢測方法，嚴(yán)重制約了濕式球磨機(jī)的控制水平和生產(chǎn)效率的提高及穩(wěn)定運(yùn)行。
　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中，軟測量

3、技術(shù)通常被用來有效地解決難以直接測量的過程參數(shù)問題，其主要是通過建立易測輔助變量與難測主導(dǎo)變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，進(jìn)而對待測變量進(jìn)行測量或估計(jì)。但是在濕式球磨機(jī)實(shí)際運(yùn)行過程中，由于運(yùn)行任務(wù)與設(shè)定值的變化、產(chǎn)品類型、過程負(fù)荷等條件的變化或者原料性質(zhì)、過程生產(chǎn)方案的變動(dòng)等，將會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)過程工況發(fā)生改變，系統(tǒng)運(yùn)行表現(xiàn)出多模態(tài)的特性。濕式球磨機(jī)在復(fù)雜多工況條件下會(huì)出現(xiàn)未知模態(tài)，不同的模態(tài)下球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)的輔助變量和待測主導(dǎo)變量的數(shù)據(jù)分布和空間結(jié)構(gòu)不

4、一樣，即發(fā)生了工況的遷移，此時(shí)傳統(tǒng)的磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)軟測量建模方法將不再適用或者無法得到滿意的結(jié)果。針對上述濕式球磨機(jī)運(yùn)行過程中工況發(fā)生遷移的問題，本文采用實(shí)驗(yàn)球磨機(jī)軸承振動(dòng)信號(hào)作為負(fù)荷參數(shù)軟測量模型的輸入變量，提出了一種基于遷移學(xué)習(xí)的濕式球磨機(jī)多工況負(fù)荷參數(shù)軟測量建模方法。遷移學(xué)習(xí)，顧名思義，從源領(lǐng)域中學(xué)習(xí)知識(shí)系統(tǒng)并應(yīng)用到目標(biāo)領(lǐng)域中解決目標(biāo)領(lǐng)域中存在的相似問題。在此將遷移學(xué)習(xí)應(yīng)用到濕式球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)軟測量建模過程中，可以在一定程度上解決復(fù)

5、雜多工況未知模態(tài)的負(fù)荷參數(shù)軟測量問題。
　　本文以濕式球磨機(jī)磨礦過程的負(fù)荷監(jiān)測為研究背景，以準(zhǔn)確預(yù)測磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)為目標(biāo)，通過實(shí)驗(yàn)室球磨機(jī)開展了磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)軟測量方法的研究。本文主要工作歸納如下：
　　(1)對濕式球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)軟測量的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析，深入了解濕式球磨機(jī)的運(yùn)行機(jī)理和磨礦過程原理，同時(shí)簡述了磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)對磨礦生產(chǎn)率的影響。
　　(2)針對濕式球磨機(jī)在復(fù)雜多工況條件下會(huì)出現(xiàn)的未知遷移模態(tài)，在實(shí)驗(yàn)

6、室濕式球磨機(jī)上開展磨機(jī)多工況負(fù)荷參數(shù)軟測量實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中采集球磨機(jī)軸承振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)，然后對原始信號(hào)進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)預(yù)處理操作，最后對其分析不同工況條件下的數(shù)據(jù)模態(tài)分布和不同工況之間的差異性度量。
　　(3)采用一般的軟測量方法對濕式球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，比如傳統(tǒng)軟測量方法和即時(shí)學(xué)習(xí)軟測量方法。
　　(4)針對濕式球磨機(jī)運(yùn)行過程中工況發(fā)生遷移的目標(biāo)領(lǐng)域模態(tài)待測變量中帶有少量標(biāo)簽的情況，對源領(lǐng)域工況向目標(biāo)領(lǐng)域工況的遷移學(xué)習(xí)，采