磨矿过程序贯模块仿真方法中的迭代收敛算法及软件实现

摘要

磨矿过程是所有选矿厂中最普遍、最通用、也是最重要的环节，其运行品质对于提高选矿厂产品质量和生产率至关重要。该过程具有多变量、强耦合、非线性严重、生产工况变化以及关键工艺参数无法在线测量等特性。因此，对其控制、优化和软测量技术的研究具有非常重要的意义。为了降低现场调试的风险和成本，在实验室建立磨矿分级流程仿真系统具有重要的实用价值。
　　序贯模块法是过程仿真中一种逐模块进行计算求解的方法。基于序贯模块法的磨矿过程仿真具有模型建模框架良好、应用方便灵活、单元模型模块可重用等优点，但是磨矿过程含有循环回路，在运用序贯模块法时，循环回路切割流上的变量需要通过迭代计算求得最终收敛解，本文重点研究了直接迭代法等5种迭代收敛算法并将其在磨矿过程序贯模块仿真中软件实现。
　　本文主要完成了以下工作:
　　(1)将直接迭代法、部分迭代法、韦格斯坦法、布洛伊顿法以及优势特征值法5种迭代收敛算法应用于磨矿分级过程一、二段回路中的序贯模块收敛计算，并在MATLAB中进行了实验和分析，证明循环流变量在迭代收敛算法的作用下趋于收敛。相同情况下，在磨矿过程中对5种迭代收敛算法的收敛精度和速度进行了比较研究。
　　(2)在流程工业国家重点实验室自主研发的一体化对象仿真平台上用C＃语言开发了直接迭代法模块、部分迭代法模块、韦格斯坦法模块、布洛伊顿法模块以及优势特征值法模块5种迭代收敛算法模块。
　　(3)搭建整个磨矿过程模型，主要包括单元模型的嵌入、磨矿过程人机界面的开发以及外部通讯接口的定义。在磨矿过程模型中对迭代收敛算法模块进行了实验验证，证明了迭代收敛算法在磨矿过程序贯模块仿真中的正确性和有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题的背景及研究意义

1．2 磨矿过程序贯模块仿真技术研究现状

1．2．1 磨矿过程仿真技术的研究现状

1．2．2 序贯模块法及迭代收敛算法的研究现状

1．3 存在问题及本文的主要工作

第2章 磨矿过程序贯模块仿真技术

2．1 磨矿过程工艺流程及主要设备

2．1．1 磨矿工艺简介

2．1．2 磨矿过程中的主要设备

2．2 磨矿过程序贯模块仿真方法

2．2．1 序贯模块法介绍

2．2．2 磨矿过程序贯模块仿真流程

2．2．3 序贯模块迭代收敛算法本质

2．3 磨矿过程序贯模块仿真中单元模块模型

2．3．1 球磨机模型

2．3．2 螺旋分级机模型

2．3．3 泵池模型

2．3．4 旋流器模型

2．4 本章小结

第3章 磨矿过程序贯模块迭代求解

3．1 磨矿过程序贯模块求解流程

3．2 磨矿过程序贯模块迭代收敛算法

3．2．1 直接迭代法

3．2．2 部分迭代法

3．2．3 韦格斯坦法

3．2．4 布洛伊顿法

3．2．5 优势特征值法

3．3 迭代收敛算法在磨矿过程中的比较研究

3．3．1 磨机、螺旋分级机回路

3．3．2 磨机、水力旋流器回路

3．4 本章小结

第4章 磨矿过程序贯模块迭代收敛算法的实现及验证

4．1 一体化对象仿真平台介绍

4．1．1 一体化对象仿真平台系统结构

4．1．2 一体化对象仿真平台功能

4．2 序贯模块迭代收敛算法模块

4．2．1 直接迭代法算法模块

4．2．2 部分迭代法算法模块

4．2．3 韦格斯坦法算法模块

4．2．4 布洛伊顿法算法模块

4．2．5 优势特征值算法模块

4．2．6 迭代收敛模块界面的开发

4．3 磨矿过程模型搭建

4．3．1 单元模型模块的嵌入

4．3．2 磨矿过程仿真对象界面

4．3．3 外部通讯接口定义

4．4 算法验证

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 论文工作总结

5．2 下一步的工作

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要工作