[發明專利]一種存在整數規劃問題的高爐布料過程布料矩陣的優化方法

有效

• 申請號: 201710450210.4
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107119159B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 張勇;王麗娟;劉丕亮;孫采鷹;周平;崔桂梅
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: C21B5/00
• 分類號: C21B5/00;G06F17/50
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 劉小靜

本發明涉及一種存在整數規劃問題的高爐布料過程布料矩陣的優化方法。在以高爐布料過程徑向料層厚度分布為優化目標，以布料矩陣為優化操作參數的系統描述中，由于操作變量中溜槽傾角序列和布料圈數序列分屬于不同數域，致使高爐布料過程操作變量布料矩陣的優化演化成一種存在整數規劃問題的優化問題。在積分約束下,本發明給出了料層徑向厚度目標分布的分段函數表達形式，并能夠手動調節分布目標。針對分屬于不同數域的操作變量的優化，本發明給出了一種基于多模型PSO的高爐布料過程布料矩陣的優化策略。本發明對于推進高爐工業過程自動化的進程，改善面向高性能冶煉的高爐操作，以及更大限度的實現高爐冶煉過程的節能、減排以及性能指標優化具有十分重要的意義。

技術領域

本發明涉及高爐布料過程布料制度中布料矩陣的優化求解問題，涉及復雜系統的建模、優化與控制，涉及冶金學、計算機科學、數學、運籌學和控制科學等各學科間的交叉和融合。

背景技術

高爐布料是高爐操作中一個重要操作制度，是高爐穩定順行、高爐穩產、降低事故率和減少燃料消耗的關鍵環節。多年的實踐和經驗告訴我們，高爐布料不僅僅影響初始料面形狀和溫度場的分布，同時亦是高爐穩產，高爐穩定順行，高爐事故率和高爐燃料消耗的關鍵環節(劉云彩，高爐布料規律[M]，冶金工業出版社，2012)。布料矩陣是高爐布料操作中最重要的操作變量，與常規系統相比布料矩陣的特殊性在于溜槽傾角向量和旋轉圈數向量分屬于不同數域，由于缺少高爐布料過程的有效模型，高爐布料制度的制定、優化和調整仍由經驗豐富的工長執行。

專利授權文件201410336893.7提供了一種高爐布料過程徑向礦焦比的控制方法，建立了高爐布料控制參數對料面的模型關系，對于描述高爐布料模型，下料過程模型有一定的積極作用，由于缺少布料矩陣和料層厚度輸出分布的有效描述，并不能實現對操作參數布料矩陣的優化。專利申請文件201510586609.6提供了一種描述料面輸出形狀和操作變量之間的模型關系，但并沒有給出布料制度中操作變量布料矩陣的優化方案。針對現行的高爐布料制度，本發明以高爐布料過程徑向料層厚度分布為優化目標，以布料矩陣為優化參數，描述了一類高爐布料過程的整數規劃問題,在積分約束下給出了料層徑向厚度目標分布g(y)的分段函數表達形式，并能夠手動調節分布目標g(y)，并給出了一種基于多模型PSO的高爐布料過程布料矩陣的優化策略。本發明對于推進高爐工業過程自動化的進程，改善面向高性能冶煉的高爐操作，以及更大限度的實現高爐冶煉過程的節能、減排以及性能指標優化具有十分重要的意義。

發明內容

由于現行高爐布料制度的制定和調整仍由經驗豐富的工長執行，缺乏有效的理論支撐，給高爐穩定生產帶來較多負面影響。針對人工布料操作模式存在的問題，本發明專利在專利申請文件201510586609.6的基礎上，給出了高爐布料過程一類以徑向料層厚度分布為優化目標，以布料矩陣為優化操作變量的整數規劃問題的描述，并給出了一種積分約束下料層徑向厚度目標分布的設定方法和一種基于多模型PSO的高爐布料過程布料矩陣的優化策略。

為了解決上述技術問題，本發明首先給出一種積分約束下料層徑向厚度目標分布的設定方法，焦炭層徑向厚度目標分布g_c(y)和礦石層徑向厚度目標分布g_o(y)分別由線性分段函數描述如下：

并且，所述焦炭層和礦石層的徑向厚度目標分布g_c(y)和g_o(y)滿足柱形積分約束：