基于运动模式的烧结终点预测研究

摘要

烧结生产过程是高炉炼铁流程中重要的环节，烧结矿质量的优劣直接关乎高炉冶炼能否顺利生产。烧结终点是烧结混合料烧透时对应的风箱位置，是评价烧结生产过程是否正常运行的重要指标，是与烧结矿产量、质量、成本和能源消耗紧密相关的重要工艺参数，是烧结机操作的主要依据。烧结终点位置正常时，能够提高烧结矿的成品率和充分利用烧结台车的有效面积，并且在保持烧结矿质量和产量的前提条件下，降低了能耗，减少了污染。由于烧结生产过程存在明显的非线性、强耦合性、不确定性和大滞后性等特征，使得烧结终点难以确定，需要建立烧结终点的预测模型，对烧结终点进行提前预报。
　　本文详细介绍了烧结生产过程工艺流程，深入探究了烧结生产过程特性和影响烧结终点的主要因素。由于现场没有直接检测烧结终点的仪器，在对比分析了判断烧结终点的几种方法之后，决定采用风箱废气温度来间接表征烧结终点，同时建立烧结终点的软测量模型，并利用大烟道废气温度标准值对软测量模型进行校正。将采集到的烧结终点实际工况数据进行异常数据的剔除处理、滤波分析、归一化处理，得到无量纲的数据，最后经主成分分析处理得到主要变量的信息，为建立基于运动模式的烧结终点预测模型奠定数据基础。
　　此外，设计了基于运动模式建模的烧结终点预测流程，利用四叉树粒子群优化算法对预处理后工况数据进行二维模型运动空间的构建，设计了二维带输入的区间自回归模型结构，即影响烧结终点的因素作为输入量，把风箱废气温度作为模型的输出，来建立对烧结终点的初级预测。采用最小二乘法对初级预测模型进行区间参数辨识，将得到的初级预测模型经K近邻分类后得到烧结终点最终预测模型，从而实现了基于运动模式的烧结终点预测。从现场采集烧结终点的实际工况数据对预测模型进行验证，实验结果表明此模型的可行与有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 烧结终点预测研究现状

1．2．2 运动模式建模的研究现状

1．3 主要研究内容和组织结构

第2章 烧结生产过程工艺流程与特性分析

2．1 烧结生产过程工艺流程

2．1．1 烧结生产过程特性分析

2．1．2 烧结终点影响因素分析

2．2 烧结终点判断方法

2．3 烧结终点软测量模型

2．4 烧结终点工况数据采集与分析

2．4．1 数据测量与采集

2．4．2 工况数据预处理

2．5 本章小结

第3章 基于运动模式的烧结终点建模

3．1 运动模式简述

3．2 烧结终点动力学描述

3．2．1 模式类别变量特性

3．2．2 模式类别变量的度量

3．3 烧结终点预测模型的结构

3．4 本章小结

第4章 基于二维区间自回归的烧结终点预测

4．1 时间序列分析阐述

4．1．1 自回归模型

4．1．2 二维AR模型的参数估计

4．1．3 二维AR模型的检验定阶

4．1．4 二维AR模型的最佳预测方法

4．2 烧结终点二维模式运动空间的构建

4．2．1 基于四叉树的空间索引技术

4．2．2 粒子群优化算法简介

4．2．3 四叉树粒子群优化的二维模型运动空间的构造

4．3 基于二维区间数的运动模式预测

4．3．1 初级预测模型

4．3．2 初级预测模型阶次的确定

4．3．3 初级预测模型的区间参数估计

4．3．4 最终预测模型

4．4 仿真实验研究与结果分析

4．4．1 废气温度二维模式运动空间的构建

4．4．2 二维自回归模型的烧结终点预测

4．4．3 与一维自回归模型比较

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研项目