基于变精度粗糙集的链箅机——回转窖球团矿专家系统的开发

摘要

链箅机-回转窑球团工艺是一种新型的球团矿生产工艺，一经问世就得到了世界各国钢铁企业的重视。现代球团矿烧结过程非常复杂，有热辐射、热传导，也有热对流，各工艺参数和操作参数之间相互耦合，并具有许多不确定因素，如压力、燃烧热值的波动等，这就使得生产过程具有大滞后性、时变性和强耦合性。目前大多数生产厂家还处于手动操作状态，工人凭借经验去操作，具有很大的不确定性。一旦生球质量、料层厚度或各段温度发生变化，如果不能及时调整某些工艺、操作参数，就会影响成品球团矿的质量，而且还关系到设备的可靠运转。
　　 针对以上情况，本文设计了基于变精度粗糙集VPRS(Variable Precision Rough Set)的链箅机-回转窑球团矿专家系统，以减少控制过程中的人为因素，提高成品球团矿质量。由于链箅机-回转窑球团矿生产过程涉及到很多参数，数据量庞大，本文采用基于变精度粗糙集理论的数据挖掘技术，找到可在线测量参数与球团矿质量之间的关系，在一定程度上解决了专家系统知识获取的“瓶颈”问题。
　　 本文首先介绍链算机-回转窑球团矿生产的工艺和专家系统的基本结构，然后在学习粗糙集理论的基础上，深入研究变精度粗糙集理论。变精度粗糙集模型是在标准粗糙集模型中引入了正确分类率β，放松了对标准粗糙集模型近似边界的严格要求，增强了粗糙集模型的抗干扰能力和对新数据的预测能力。因此，本文提出一种基于β近似集、条件属性核和互信息属性重要度的决策表简化方法，应用MATLAB编程实现；在此基础上，利用基于变精度粗糙集理论的数据挖掘技术，对链箅机-回转窑生产过程数据进行处理，找出生产过程中影响球团矿质量的关键因素，并由此得出产生式规则；基于这些规则，利用Access数据库，以Visual Basic作为开发平台，构建链箅机-回转窑生产过程控制专家系统，该系统具有球团矿质量预测、控制决策和质量评估三重功能；最后，对此专家系统进行了测试，测试结果表明此系统是有效的，对于改善球团矿质量，提高企业效益有很好的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究的历史背景及意义

1.2 链箅机-回转窑研究现状及发展动态

1.3 基于粗糙集理论的数据挖掘

1.3.1 粗糙集

1.3.2 基于粗糙集理论的数据挖掘

1.4 专家系统的发展与研究现状

1.5 本文的主要工作

第2章 链箅机-回转窑球团矿工艺

2.1 链箅机-回转窑工艺流程

2.1.1 铁精矿的配料、干燥与辊磨系统

2.1.2 混合、造球与布料系统

2.1.3 生球的干燥与预热系统

2.1.4 氧化焙烧系统

2.1.5 成品球团矿冷却系统

2.2 球团矿的质量指标与检验标准

2.2.1 物理性能指标

2.2.4 冶金性能指标

2.3 本章小结

第3章 专家系统的基本理论

3.1 专家系统的类型与特点

3.1.1 专家系统的类型

3.1.2 专家系统的一般特点

3.2 专家系统的组成与结构

3.3 专家系统的知识表示

3.4 专家系统的推理机制

3.4.1 推理方法

3.4.2 控制策略

3.5 专家系统的解释机制

3.6 一般专家系统存在的问题

3.7 本章小结

第4章 基于变精度粗糙集理论的数据挖掘

4.1 数据挖掘与粗糙集

4.1.1 数据挖掘

4.1.2 数据挖掘与粗糙集

4.2 标准粗糙集模型

4.3 变精度粗糙集模型

4.3.1 变精度粗糙集的β近似集

4.3.2 正确分类率、分类质量

4.3.3 基于互信息的属性重要度

4.3.4 变精度粗糙集理论的特点

4.4 变精度粗糙集属性约简

4.4.1 变精度粗糙集属性约简的启发式算法

4.4.2 变精度粗糙集属性约简启发式算法的函数

4.5 算例分析

4.6 本章小结

第5章 链箅机-回转窑球团矿生产过程的数据挖掘

5.1 数据的预处理

5.1.1 数据的采集

5.1.2 属性的选择

5.1.3 噪声数据的处理

5.1.4 可测参数与成品球质量之间的时序关系

5.1.5 属性的离散化

5.2 初始决策表的形成

5.3 决策表的一致性分析

5.4 变精度粗糙集属性约简算法

第6章 链箅机-回转窑球团矿专家系统的设计与实现

6.1 链算机-回转窑球团矿专家系统的结构设计

6.2 链箅机-回转窑球团矿专家系统的具体实现

6.2.1 链算机-回转窑球团矿专家系统的开发环境

6.2.2 知识库的设计与实现

6.2.3 推理机的设计

6.2.4 解释机制的设计

6.2.5 链算机-回转窑球团矿专家系统主要界面的设计与实现

6.3 链算机-回转窑球团矿专家系统测试

6.4 本章小结

第7章 总结与展望

参考文献

致谢