[發(fā)明專利]一種連續(xù)型輥道窯爐運(yùn)行態(tài)勢(shì)評(píng)估方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710495843.7
• 申請(qǐng)日: 2017-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN107292521A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙穎;羅曉波;林曉如;陳寧;桂衛(wèi)華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06Q50/04
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所43114
• 代理人: 楊萍

1.一種連續(xù)型輥道窯爐運(yùn)行態(tài)勢(shì)評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、根據(jù)輥道窯的結(jié)構(gòu)特征，提取參與其運(yùn)行態(tài)勢(shì)評(píng)估的指標(biāo)，建立一個(gè)多層次多指標(biāo)態(tài)勢(shì)評(píng)估模型；

所述多層次多指標(biāo)態(tài)勢(shì)評(píng)估模型由上到下包括輥道窯爐層、溫區(qū)層、時(shí)間維度層以及屬性層；所述輥道窯爐層設(shè)有輥道窯爐整體作為評(píng)估目標(biāo)；輥道窯爐整體在溫區(qū)層設(shè)有多個(gè)溫區(qū)作為其評(píng)估指標(biāo)；每個(gè)溫區(qū)分別在時(shí)間維度層設(shè)有多個(gè)時(shí)間維度作為其評(píng)估指標(biāo)；每個(gè)時(shí)間維度分別在屬性層設(shè)有多個(gè)屬性作為其評(píng)估指標(biāo)；

步驟2、根據(jù)各層評(píng)估指標(biāo)重要性和控制需求指定各個(gè)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重，構(gòu)建權(quán)重向量，以反映各屬性、時(shí)間維度和溫區(qū)的差異；

步驟3、基于每個(gè)溫區(qū)的測(cè)量數(shù)據(jù)序列，計(jì)算其下各個(gè)屬性的狀態(tài)值，用于表征該屬性狀態(tài)的好壞；再結(jié)合各層評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重向量，采用“由下而上，由部分到整體”的評(píng)估方式實(shí)現(xiàn)由屬性到時(shí)間維度到溫區(qū)再到輥道窯爐整體的運(yùn)行態(tài)勢(shì)評(píng)估值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)型輥道窯爐運(yùn)行態(tài)勢(shì)評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟1的多層次多指標(biāo)態(tài)勢(shì)評(píng)估模型，每個(gè)溫區(qū)分別在維度層設(shè)有三個(gè)時(shí)間維度作為其評(píng)估指標(biāo)；三個(gè)時(shí)間維度分別為實(shí)時(shí)維度、短期維度以及長期維度；其中，實(shí)時(shí)維度在屬性層設(shè)有高溫、低溫和上下溫差屬性作為其評(píng)估指標(biāo)；短期維度在屬性層設(shè)有高溫、低溫、上下溫差和溫度變化屬性作為其評(píng)估指標(biāo)；長期維度在屬性層設(shè)有高溫、低溫、上下溫差和溫度控制器屬性作為其評(píng)估指標(biāo)；

其中，高溫屬性和低溫屬性分別表示一段時(shí)間內(nèi)溫區(qū)的溫度比預(yù)設(shè)目標(biāo)溫度高和低的程度，高溫屬性和低溫屬性簡稱為HT屬性和LT屬性；

上下溫差屬性表示一段時(shí)間內(nèi)該溫區(qū)內(nèi)部上下燒結(jié)單元的溫度差的嚴(yán)重程度，簡稱為TD屬性；

溫度變化屬性表示溫區(qū)的溫度波動(dòng)程度，簡稱為TV屬性；

溫度控制器屬性該溫區(qū)的溫度控制性能，簡稱為TC屬性。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)型輥道窯爐運(yùn)行態(tài)勢(shì)評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟3具體包括以下步驟：

步驟3.1、基于各個(gè)溫區(qū)的測(cè)量數(shù)據(jù)序列，計(jì)算其下各個(gè)屬性的狀態(tài)值：

SitValueHT=Σi=kk+N(tui-Ttg,if(Ttg<tui))+Σi=kk+N(tli-Ttg,if(Ttg<tli))Count(Ttg<tui=k..k+N)+Count(Ttg<tli=k..k+N)---(1-1)]]>

SitValueLT=Σi=kk+N(Ttg-tui,if(Ttg>tui))+Σi=kk+N(Ttg-tli,if(Ttg>tli))Count(Ttg>tui=k..k+N)+Count(Ttg>tli=k..k+N)---(1-2)]]>

SitValueTD=Σi=kk+N|tui-tli|N---(1-3)]]>

SitValueTV=Σi=kk+N((tui-tli)-(tui-tli)‾)2N---(1-4)]]>

(tui-tli)‾=1NΣi=kk+N(tui-tli)---(1-5)]]> 1

SitValue_TC＝r(E_tu,E_cu)+r(E_tl,E_cl)(1—6)

其中，

Etu=[etui+N,...,etui],Etl=[etli+N,...,etli]]]>

E_cu＝[Δcu_i+N,…,Δcu_i],E_cl＝[Δcl_i+N,…,Δcl_i]

etui=Δtui+Δt·ui+Δt··ui,etli=Δtli+Δt·li+Δt··li]]>

Δtu_i＝T_tg-tu_i,Δtl_i＝T_tg-tl_i

Δt·ui=Δtui+1-Δtui,Δt·li=Δtli+1-Δtli]]>

Δt··ui=Δtu·i+1-Δt·ui,Δt··li=Δtl·i+1-Δt·li]]>

Δcu_i＝cu_i+1-cu_i,Δcl_i＝cl_i+1-cl_i

其中，SitValue_HT、SitValue_LT、SitValue_TD、SitValue_TV和SitValue_TC分別表示某一溫區(qū)HT屬性、LT屬性、TD屬性、TV屬性以及TC屬性的狀態(tài)值；T_tg為該溫區(qū)的預(yù)設(shè)目標(biāo)溫度，i表示測(cè)量時(shí)間點(diǎn)的序號(hào)，N為用于計(jì)算屬性狀態(tài)值的測(cè)量時(shí)間點(diǎn)的個(gè)數(shù)；t_ui、t_li、c_ui和c_li分別為第i個(gè)測(cè)量時(shí)間點(diǎn)測(cè)得的該溫區(qū)內(nèi)部上、下燒結(jié)單元溫度值和電流值；r(·)為計(jì)算兩個(gè)序列的相關(guān)系數(shù)的函數(shù)；

步驟3.2、首先，定義態(tài)勢(shì)值的取值范圍為SitLevels＝[1,2,…,M]，態(tài)勢(shì)值越低則代表性能越好；

然后，計(jì)算各個(gè)屬性的模糊關(guān)系向量：

先根據(jù)窯爐燒結(jié)工藝參數(shù)中的余差和溫區(qū)的上下溫差確定HT屬性、LT屬性和TD屬性的隸屬評(píng)估矩陣；根據(jù)溫區(qū)的溫度波動(dòng)程度確定TV屬性的隸屬評(píng)估矩陣；根據(jù)溫區(qū)電流測(cè)量數(shù)據(jù)序列和溫度測(cè)量數(shù)據(jù)序列的相關(guān)系數(shù)，確定TC屬性的隸屬評(píng)估矩陣；將a屬性的隸屬評(píng)估矩陣記為X_a＝[x_a1,x_a2,…,x_aM]，a∈{HT，LT，TD，TV，TC}；

再通過以下梯形隸屬函數(shù)求得各個(gè)屬性的狀態(tài)值從屬于每個(gè)態(tài)勢(shì)值的隸屬度：

pm=SitValuea-xa(m-1)c-xa(m-1),xa(m-1)≤SitValuea<c1,c≤SitValuea≤fxa(m+1)-SitValueaxa(m+1)-f,f<SitValuea≤xa(m+1)0,else---(2-1)]]>

其中，p_m表示屬性從屬于態(tài)勢(shì)值m的隸屬度，m＝1,2,…，M，0≤p_m≤1,∑p_m＝1；SitValue_a是步驟3.1中計(jì)算得到的某一屬性的狀態(tài)值，a∈{HT，LT，TD，TV，TC}；

最后由屬性的狀態(tài)值從屬于每個(gè)態(tài)勢(shì)值的隸屬度，得到該屬性的模糊關(guān)系向量：

P＝[p₁,p₂,…,p_M](2-2)；

步驟3.3、計(jì)算各個(gè)時(shí)間維度的態(tài)勢(shì)值向量Pt_j：

其中，B_j＝[b₁,b₂,…b_K]為第j個(gè)時(shí)間維度下的屬性權(quán)重向量，K為該時(shí)間維度下所有屬性的個(gè)數(shù)；P_K為該時(shí)間維度下第K個(gè)屬性的模糊關(guān)系向量，表示該時(shí)間維度下所有屬性的模糊關(guān)系向量構(gòu)成的K×5的模糊矩陣；表示模糊變換；

步驟3.4、取態(tài)勢(shì)值向量Pt_j中最大的元素所對(duì)應(yīng)的態(tài)勢(shì)值作為該時(shí)間維度的態(tài)勢(shì)值；由各個(gè)時(shí)間維度的態(tài)勢(shì)值構(gòu)建多時(shí)間維度態(tài)勢(shì)向量結(jié)合時(shí)間維度權(quán)重向量[weight₁,weight₂,weight₃]，計(jì)算相應(yīng)的溫區(qū)態(tài)勢(shì)值z(mì)＝[weight₁,weight₂,weight₃]·Time；

步驟3.5、由各個(gè)溫區(qū)的態(tài)勢(shì)值構(gòu)建多溫區(qū)態(tài)勢(shì)向量結(jié)合溫區(qū)權(quán)重向量[w₁,w₂,…,w_n]，計(jì)算輥道窯爐整體運(yùn)行態(tài)勢(shì)：

SitKiln＝[w₁,w₂,…,w_n]·SitZone＝∑z_nw_n；

其中，n為溫區(qū)層的溫區(qū)個(gè)數(shù)。