[發明專利]一種基于自適應閾值PLS的高爐鐵水質量監測方法

有效

• 申請號: 201710567922.4
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107290962B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 周平;梁夢圓;柴天佑
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 胡曉男

1.一種基于自適應閾值PLS的高爐鐵水質量監測方法，其特征在于，包括：

步驟1、采集相同時刻的高爐煉鐵歷史數據中的高爐運行參數和鐵水質量變量，將高爐運行參數作為數據矩陣X，鐵水質量變量作為數據矩陣Y；

步驟2、對輸入數據矩陣X和輸出數據矩陣Y做預處理，從中選擇高爐煉鐵正常過程的數據作為訓練集，計算輸入數據矩陣X和輸出數據矩陣Y中各變量的均值和標準差，并標準化處理成零均值和單位標準差的數據；

步驟3、采用非線性最小二乘迭代算法構建偏最小二乘模型(即PLS模型)來描述輸入數據矩陣X和輸出數據矩陣Y；

步驟4、獲取高爐煉鐵過程新的高爐運行參數樣本數據，并進行標準化處理，即減去步驟2中計算出的均值再除以步驟2中計算出的標準差，得到測試集；

步驟5、針對測試集，對PLS模型采用Q統計量和Hotelling’s T²統計量來檢驗高爐煉鐵過程是否發生異常，計算測試集樣本的Q統計量和T²統計量值，并計算Q統計量和T²統計量的固定控制限；

步驟6、采用指數加權移動平均技術，實時計算當前時刻每個樣本統計量的指數加權移動平均值，進而確定當前時刻的T²統計量自適應閾值和Q統計量自適應閾值，完成測試集的故障檢測：若當前時刻T²統計量的值、當前時刻Q統計量的值至少有一個超過相應的自適應閾值，則高爐煉鐵過程發生了故障；

所述T²統計量自適應閾值計算公式如下：

其中，為T²統計量自適應閾值，表示置信水平為α的T²統計量的固定控制限，參數λ是加權因子，λ>1，h是濾波窗口的長度，t_i-h+j表示i-h+j時刻的T²統計量；

Q統計量自適應閾值計算公式如下：

其中，Q_ada[i]為Q統計量自適應閾值，Q_α表示置信水平為α的Q統計量的固定控制限，q_i-h+j表示i-h+j時刻的Q統計量。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述高爐運行參數，包括冷風流量、送風比、熱風壓力、頂壓、壓差、頂壓風量比、透氣性、阻力系數、熱風溫度、富氧流量、富氧率、設定噴煤量、鼓風濕度、理論燃燒溫度、標準風速、實際風速、鼓風動能、爐腹煤氣量、爐腹煤氣指數、頂溫東北、頂溫西南、頂溫西北、頂溫東南、軟水溫度；上述高爐運行參數作為輸入數據矩陣X中的過程變量；

所述鐵水質量變量，包括硅含量([Si])、磷含量([P])、硫含量([S])和鐵水溫度(MIT)，作為輸出數據矩陣Y的質量變量。