[發明專利]復雜冶金過程模擬計算方法及系統

有效

• 申請號: 201610930812.5
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN106611104B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 王親猛;郭學益;王松松;田慶華
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G16C20/10
• 分類號: G16C20/10;G06N3/00
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 何湘玲

1.一種復雜冶金過程模擬計算方法，其特征在于，包括：

獲取穩定工況下設定時間段內的入爐礦物成分以及工藝操作參數；

以在所述入爐礦物成分以及工藝操作參數條件下的反應體系總的吉布斯自由能函數為數學模型的目標函數，以輸入和輸出冶煉過程體系中各種元素的質量相等為約束條件，建立多相平衡數學模型：

min f(x)

st.A·x＝b

x0

矩陣A是由各相中各組分系數組成的原子系數矩陣，對應的b是由進入反應體系中各元素的總摩爾量組成的列向量，x為各相中各組分的摩爾數，f(x)為反應體系總吉布斯自由能；

采用粒子群算法求解多相平衡下各相中組分的摩爾數；所述粒子群算法包括：

第一步：設置粒子群算法的參數和要求的精度，前述粒子群算法的參數包括粒子數，迭代次數上限，以及速度由以鄰域最優值過渡到全局最優值的迭代分界點；同時獲取矩陣A以及b；

第二步：獲取種群中粒子位置區間范圍；

第三步：在粒子位置區間范圍內隨機初始化粒子群的位置信息，使得粒子的位置位于A·x＝b的超平面內，同時把兩次隨機初始化的位置信息相減賦給對應種群粒子的速度；

第四步：根據迭代的更新機制，在所述迭代分界點之前利用鄰域最優值對速度進行更新，在所述迭代分界點及之后利用全局最優值對速度進行更行；以及依據當前的速度獲取更新步長用以更新粒子的位置信息，并更新種群及粒子的歷史最優位置；

第五步：檢驗迭代次數是否達到最初給定值，如達到，種群更新結束，否則返回第四步繼續運行，得到平衡時各相中各組分的摩爾數；

預測得到銅冶煉工藝過程中多元素的分配行為以及各組分之間的相互關系。

2.根據權利要求1所述的復雜冶金過程模擬計算方法，其特征在于，所述獲取種群中粒子位置區間范圍即確定變量x中第j維分量的最大上限值，通過下式確定：

x_jmax＝min(b_i/A_ij|A_ij≠0)；

其中，b_i為體系中相應元素的含量，A_ij為矩陣A中相應的原子系數。

3.根據權利要求1所述的復雜冶金過程模擬計算方法，其特征在于，初始化位置和速度信息包括：

從矩陣A的n列中選出線性無關的m列，用B表示這m階方陣，用C表示A中剩下的(n-m)列而組成的m×(n-m)子矩陣，對應的變量x可以相應的分解為x＝[x_B；x_C]，則轉化為：

A·x＝[B,C]·[x_B；x_C]＝B·x_B+C·x_C＝b

則x_B即通過下式得到：

x_B＝B^-1·b-B^-1·C·x_C

通過隨機賦值非基變量x_C于區間[0,x_Cmax]中，對于求解出的基變量x_B，檢驗其中x_B的每一維分量是否均大于0，如果是，則x＝[x_B；x_C]即成功初始化在約束超平面A·x＝b內；如果x_B中每一維分量并不都大于0，則需要重新隨機賦值x_C于區間[0,x_Cmax]中直至求解出的x_B中每一維分量都大于0；

其中，x_Cmax為粒子變量各相應維度的最大上限值。