[發(fā)明專利]一種燒結配料計算模型

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510086884.1
• 申請日: 2015-02-25
• 公開（公告）號: CN104680012A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設計）人: 孫荻;李儉;戴金輝;劉宏;孫金良
• 申請（專利權）人: 遼寧中新自動控制集團股份有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所 21224
• 代理人: 張群

1.一種燒結配料計算模型，其特征在于，包括以下步驟：

1)對配料的上下限及各化學成分上下限進行約束，以鐵品位和堿度為目標的計算模型：

在配料過程中，以燒結礦礦的鐵品位Tfe、堿度R、二氧化硅SiO₂、氧化鈣CaO、三氧化二鋁Al₂O₃、氧化鎂MgO為參考指標，目標鐵品位Tfe計算公式：

燒結礦中TFe成分百分比含量＝Σx_i*A_TFei??????????(2)

繞結礦去燒損去水后百分比含量＝Σx_i*(100-A_ilg)*(100-A_iH2O)??????(3)

式(2)、式(3)中：x_i表示第i種原料的配比；A_TFei表示第i種原料中TFe成分所占百分比；A_ilg表示第i種原料的燒損所占百分比；A_iH2O表示第i種原料中所含水分所占百分比；

二氧化硅SiO₂、氧化鈣CaO、三氧化二鋁Al₂O₃、氧化鎂MgO計算公式與式(1)、式(2)、式(3)相同；

堿度計算公式為：

f(R)＝f(CaO)/f(SiO₂)???????????(4)

2)采用模糊理論，建立模糊的滿意度函數(shù)；在配料過程中，根據(jù)配料的特點和工藝要求，分別建立了燒結礦的鐵品位滿意度函數(shù)和堿度滿意度函數(shù)；在實際混合配料過程中，設m_TFes和m_Rs為燒結礦鐵品位和堿度工藝設定值；由于燒結過程是一個十分復雜的過程，燒結礦的鐵品位和堿度允許波動，設d_TFes和d_Rs為燒結礦堿度的允許波動值；其目標滿意度函數(shù)及綜合滿意度函數(shù)可以表示為：

STFes=0,fTFes(x)<ATFesminfTFes(x)-ATFesminmTFes-dTFes-ATFesmin,ATFesmin≤fTFes(x)<mTFes-dTFes1,mTFes-dTFes≤fTFes(x)≤mTFes+dTFesfTFes(x)-ATFesmaxmTFes+dTFes-ATFesmax,mTFes+dTFes<fTFes(x)≤ATFesmax0,fTFes(x)>ATFesmax---(5)]]>

SRs=0,fRs(x)<ARsminfRs(x)-ARsminmRs-dRs-ARsmin,ARsmin≤fRs(x)<mRs-dRs1,mRs-dRs≤fRs(x)≤mRs+dRsfRs(x)-ARsmaxmRs+dRs-ARsmax,mRs+dRs<fRs(x)≤ARsmax0,fRs(x)>ARsmax---(6)]]>

S＝ω_TFes_TFe+ω_Rs_R?????????(7)

式(5)中：

f_TFes(x)是配比X＝[x₁,x₂,…,x_n]通過公式(1)計算出的全體TFe計算值，A_Tfesmin和A_Tfesmax則分別是全鐵設定的最小值與最大值；

式(6)中：f_Rs(x)是配比X＝[x₁,x₂,…,x_n]通過公式(4)計算出的全體Rs計算值，A_Rsmin和A_Rsmax則分別是堿度設定的最小值與最大值；

式(7)中：ω_TFe和ω_R為全鐵和堿度滿意度函數(shù)權重；

3)再次設立懲罰函數(shù)，構建適應度函數(shù)：

添加配比和約束懲罰項、單種原料配比約束懲罰項、化學成分約束懲罰項；

利用綜合滿意度函數(shù)構建適應度函數(shù)，適應度函數(shù)fit：

fit＝S-r₀R₀-r₁R₁-r₂R₂????????????(8)

式(8)中，S表示綜合滿意度函數(shù)；R₀表示配比和約束懲罰項；R₁表示單種原料配比約束懲罰項；R₂表示化學成分約束懲罰項；r₀、r₁、r₂為約束條件的懲罰權重；

配比和約束懲罰項R₀計算公式：

R₀＝(Σx_i-1)²???????????????(9)

式(9)中x_i表示第i種原料的配比；

單種原料配比約束懲罰項R1計算公式：

R₁＝Σ(x_i-g)²?????????(10)

式(10)中x_i表示第i種原料的配比；g為過程量，即當x_i在其約束的上下限范圍之內(nèi)時g＝x_i；當x_i超出上限時，g為上限；當x_i超出下限時，g為下限；

化學成分約束懲罰項R₂的計算式：

R₁＝Σ(目標元素計算值-b)²?????????????(11)

式(11)中b為過程量，即當目標元素計算值在其約束的上下限范圍之內(nèi)時，b就為計算值；當目標元素計算值超出上限時，b為上限；當目標元素計算值超出下限時，b為下限；目標元素包括TFe、R、SiO₂、CaO、Al₂O₃、MgO；

4)進行算法迭代：

隨機生成若干組配比，通過適應函數(shù)來計算其每組配比的適應值，并比較出個體最優(yōu)配比pbest和全局最優(yōu)配比gbest；在個體最優(yōu)配比與全局最優(yōu)配比的引導下更新每組配比，并最終得到滿足一切約束的最優(yōu)配比；更新配比的計算公式：

v_i(k+1)＝ωv_i(k)+c₁r₁(pbest_i(k)-x_i(k))+c₂r₂(gbest(k)-x_i(k))?????(12)

x_i(k+1)＝x_i(k)+v_i(k+1)????????????(13)

式(12)、式(13)中，第k次迭代時的配比X_i(k)的具體配比表示為

X_i(k)＝[x_i1(k)，x_i2(k)，…，x_in(k)]；相應的更新速度為v_i(k)＝[v_i1(k)，v_i2(k)，…，v_in(k)]；r1，r2為[0，1]區(qū)間內(nèi)兩不同的獨立隨機數(shù)；c1，c2是[0，4]區(qū)間內(nèi)的常數(shù)，分別反映配比的局部搜索能力和全局搜索能力，ω是慣性系數(shù)，表示配比當前搜索狀態(tài)的影響，取值范圍為[0，1]；k次迭代的個體最優(yōu)值pbest_i(k)和全局最優(yōu)值gbest(k)由適應度函數(shù)值確定。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種燒結配料計算模型，其特征在于，步驟4)中所述的式(12)的慣性系數(shù)ω計算公式為：

ω=ωmax-ωmax-ωminitermax×iter---(15)]]>

式(15)中，ω_max，ω_min分別為慣性系數(shù)ω的最大值和最小值，iter和itermax分別為當前迭代次數(shù)和設定的最大迭代次數(shù)。