选矿过程生产指标多目标优化决策算法软件研发

摘要

在选矿生产过程中，企业生产指标对不可再生的矿物原料资源利用率、选矿企业产品的质量和经济效益是非常重要的。选矿过程的工况变化频繁，参数时变、关键生产指标不能在线实时检测等综合复杂性，采用的人工进行生产指标决策主观性强、随意性大，难以保证各个生产指标于优化状态。因此，根据现有选矿过程生产指标优化模型和多目标优化算法，针对选矿过程中的五个生产指标:精矿品位、全选比、金属回收率、精矿生产成本和精矿产量进行优化决策，设计与开发一个用于选矿生产指标优化决策软件，为选矿生产指标的优化决策提供一个有利工具，具有重要的研究意义和实用价值。
　　本文以某大型赤铁矿选矿厂选矿过程为背景，以东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室承担的国家重点基础研究发展计划（973计划）课题“具有安全性、协同性、易用性的一体化控制系统的若干技术基础与半实物仿真实验平台的研究”为依托，结合选矿过程生产指标优化目标，针对选矿生产指标决策过程中所遇到问题的难点，研发出选矿过程生产指标多目标优化决策软件，并在全流程一体化控制系统的半实物仿真平台上对软件的正确性和有效性进行了实验验证。主要内容归纳如下:
　　(1)结合选矿生产工艺流程和选矿企业管理决策中生产指标优化决策过程中所遇到的问题，通过对现有选矿过程生产指标优化决策问题的多目标优化模型和G-NSGA-Ⅱ优化算法的特点的分析，提出了选矿过程生产指标多目标优化决策算法软件的需求。
　　(2)设计和开发出选矿过程生产指标多目标优化决策软件。首先，根据选矿过程生产指标多目标优化决策算法软件的功能和性能需求，对软件进行了总体结构设计、功能模块设计和人机交互界面设计。然后，根据软件的设计方案对选矿生产指标多目标优化决策算法软件的组件功能模块和人机交互界面进行了开发。
　　(3)验证选矿过程生产指标优化决策算法和选矿过程生产指标多目标优化决策软件的正确性和有效性。首先，利用G-NSGA-Ⅱ算法对综合生产指标优化决策和全流程生产指标优化决策进行实例计算，验证了生产指标优化决策算法的正确性和有效性。然后，在全流程一体化控制系统的半实物仿真平台上，对生产指标优化决策软件的功能进行了测试，结果证明该软件能够实现选矿过程综合生产指标和全流程生产指标的优化决策。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 选矿过程生产指标优化决策研究现状

1．2．1 流程工业生产指标优化决策研究现状

1．2．2 选矿过程生产指标多目标优化决策研究现状

1．2．3 选矿过程生产指标多目标优化决策存在问题

1．3 本文主要工作

第2章 选矿过程生产指标优化模型与多目标决策算法

2．1 选矿过程工艺介绍

2．1．1 选矿过程工艺流程描述

2．1．2 选矿企业生产管理决策过程

2．2 选矿过程生产指标优化决策问题描述

2．3 选矿过程生产指标优化模型

2．3．1 符号说明

2．3．2 决策变量

2．3．3 目标函数

2．3．4 约束条件

2．4 选矿过程生产指标多目标优化决策算法

2．4．1 G-NSGA-Ⅱ算法基本思想

2．4．2 非支配排序

2．4．3 拥挤度计算

2．4．4 二进制锦标赛选择

2．4．5 基于梯度信息的交叉算子

2．4．6 基于梯度信息的变异算子

2．5 本章小结

第3章 选矿过程生产指标多目标优化决策算法软件设计

3．1 选矿过程生产指标多目标优化决策算法软件需求分析

3．2 选矿过程生产指标多目标优化决策算法软件的总体设计

3．2．1 软件设计目标

3．2．2 软件结构设计

3．3 选矿过程生产指标多目标优化决策算法软件的功能设计

3．3．1 生产指标多目标优化决策功能设计

3．3．2 生产指标滚动优化功能设计

3．3．3 生产指标优化参数在线设置功能设计

3．3．3 生产指标优化参数在线设置功能设计

3．3．4 生产指标动态发布功能设计

3．3．5 数据管理功能设计

3．3．6 系统管理功能设计

3．3．7 系统帮助功能设计

3．4 选矿过程生产指标多目标优化决策算法模块的设计

3．4．1 生产指标优化决策模块设计

3．4．2 生产指标优化计算模型模块设计

3．5 选矿过程生产指标多目标优化决策算法软件人机交互界面设计

3．6 本章小结

第4章 选矿过程生产指标多目标优化决策算法软件开发

4．1 选矿过程生产指标多目标优化决策算法软件开发环境

4．2 生产指标优化决策算法模块的开发

4．2．1 生产指标优化决策模块的开发

4．2．2 生产指标优化计算模型模块的开发

4．3 选矿过程生产指标多目标优化决策算法软件功能开发

4．3．1 生产指标多目标优化决策功能开发

4．3．2 生产指标优化参数在线设置功能开发

4．3．3 生产指标动态发布功能开发

4．3．4 生产指标监控功能开发

4．3．5 生产指标优化结果对比功能开发

4．4 选矿过程生产指标多目标优化决策算法软件人机交互界面开发

4．5 本章小结

第5章 选矿生产指标多目标优化决策算法软件实验研究

5．1 选矿过程生产指标多目标优化决策算法软件实验环境

5．2 选矿过程生产指标多目标优化决策算法实例计算

5．2．1 综合生产指标优化决策实例计算

5．2．2 全流程生产指标优化决策实例计算

5．3 选矿过程生产指标多目标优化决策算法软件功能测试

5．3．1 生产指标多目标优化决策功能测试

5．3．2 生产指标优化参数在线设置功能测试

5．3．3 生产指标动态发布功能测试

5．3．4 生产指标实时监控功能测试

5．3．5 生产指标优化结果对比功能测试

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 本文结论

6．2 下一步研究方向

参考文献

致谢

攻读硕士期间所做的主要工作