基于模拟退火算法的炼焦生产协调优化控制系统设计及应用

摘要

炼焦生产流程是钢铁生产的重要流程,主要包括配煤过程、焦炉加热燃烧过程、推焦作业过程、煤气集气过程。由于它们之间存在多因素耦合,使得炼焦生产中的各个过程在异常工况下难以协同控制,影响了炼焦生产综合目标的实现。针对上述问题,本文提出了基于模拟退火算法的炼焦生产协调优化控制系统,实现异常工况下炼焦生产全流程协调优化控制。
　　本文在充分分析炼焦生产工艺的基础上,提出协调优化控制系统的总体结构。通过协调优化控制实现异常工况下各个局部优化目标的协调。主要工作包括以下几方面:
　　(1)在分析各个过程对局部控制目标的影响因素基础上,采用灰色关联分析技术确定主要影响因素,作为过程关系模型的输入变量,并建立基于神经网络的过程关系模型,包括:焦炉火道温度关系模型、推焦作业关系模型和集气管压力关系模型。
　　(2)针对不同异常工况下炼焦生产全流程协调优化的特点,采用基于专家经验的方法,通过制定专家规则建立异常工况判断模型,实现对异常工况的准确界定和划分,为协调优化控制奠定基础。
　　(3)分别建立协调优化算法的目标函数和约束条件,采用模拟退火算法作为协调优化算法进行优化计算。最终获得火道温度、集气管压力、结焦时间、配合煤指标的优化设定值分别作为加热燃烧控制系统、集气管压力控制系统、推焦作业调度系统以及配煤系统的设定,实现炼焦生产全流程的协调优化。
　　(4)以VC++为开发工具,进行炼焦生产全流程协调优化控制软件的开发,并采用ADO数据库通讯技术实现应用程序与Oracle数据服务器的通讯。应用结果表明,建立的炼焦生产全流程协调优化控制系统,实现了异常工况下各个过程之间的智能协调,达到了综合生产目标,为炼焦生产全流程的协调优化控制提供了一种有效途径。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

1.4 论文构成

第二章 协调优化控制系统总体结构设计

2.1 炼焦生产工艺

2.1.1 配煤过程

2.1.2 加热燃烧过程

2.1.3 集气管集气过程

2.1.4 推焦过程

2.2 机理分析

2.2.1 协调优化控制影响因素

2.2.2 协调优化控制问题与难点

2.3 协调优化控制的主要目标

2.4 系统总体结构设计

2.4.1 协调优化控制思想

2.4.2 系统总体结构设计

2.5 小结

第三章 基于神经网络的过程关系模型设计

3.1 焦炉火道温度关系模型

3.1.1 焦炉火道温度关联分析

3.1.2 焦炉火道温度关系模型

3.2 焦炉推焦作业关系模型

3.2.1 焦炉推焦作业关联分析

3.2.2 焦炉推焦作业关系模型

3.3 集气管压力关系模型

3.3.1 集气管压力关联分析

3.3.2 集气管压力关系模型

3.4 模型自适应设计

3.5 小结

第四章 协调优化控制算法

4.1 炼焦生产异常工况判断

4.2 算法的设计思想

4.3 算法的目标函数想约束条件

4.3.1 目标函数

4.3.2 约束条件

4.4 协调优炉算法系现

4.4.1 算法预处理

4.4.2 算法系现步设

4.5 小结

第五章 系统实现与应用结果验证

5.1 系统硬件结构设计

5.2 系统软件总体设计

5.3 数据通讯设计

5.4 算法程序实现

5.5 应用结果验证

5.6 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要研究成果