[發明專利]一種多目標優化的煉焦煤料的制備過程的優化調度方法

有效

• 申請號: 201710788587.0
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107544246B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 錢斌;杜傲然;胡蓉
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種多目標優化的煉焦煤料的制備過程的優化調度方法，屬于生產車間智能優化調度技術領域。本發明通過確定多目標優化的煉焦煤料的制備過程的調度模型和優化目標，并使用基于改進的“教”與“學”的優化算法的優化調度方法對優化目標進行優化。本發明通過在算法的教師階段，對成績最好的幾個學員或問題解進行Insert操作來提高教學水平從而提高種群整體質量；同時，改進教學因子，提出一種自適應的教學因子，在搜索過程中對學員的能力進行自適應的調整，使其能夠動態自適應的調整改進的“教”與“學”的優化算法的全局搜索性能；本發明所提出的基于改進的“教”與“學”的優化調度方法可以有效解決煉焦煤料中制備過程調度問題。

技術領域

本發明涉及一種多目標優化的煉焦煤料的制備過程的優化調度方法，屬于生產車間智能優化調度技術領域。

背景技術

隨著國內外經濟的快速發展，企業對鋼鐵的需求量日益增大，鋼鐵行業逐漸成為我國支柱型產業，從而帶動了煤炭行業的快速發展。我國正向著煉焦強國轉型，但是，煤炭產業是能源密集型產業，因此，如何提高能源利用率，減少能源浪費是產業一個亟待解決的問題。在煉焦工藝中，主要包括備煤、煉焦、煤氣凈化及其公輔設施等基本操作，其中備煤操作是煉制優質焦炭的關鍵，所以，必須對備煤操作給予足夠的重視。

備煤也叫煉焦煤料的制備，是將煤礦運來的各種精煤(或低灰分原煤)制備成符合煉焦要求的煤料。一般包括：卸煤、貯存和混勻、配合、粉碎和混合，并將制備好的煤料送到焦爐貯煤塔。為了完成以上工藝任務，車間內的裝備有卸車設備、貯煤場倒運設備、配煤設備和粉碎設備等。在我國某些嚴寒地區為了便于卸煤設有解凍庫，某些多雨地區為了防止煤料過濕還設有煤的干燥設備。所以，本發明考慮嚴寒或多雨因素，有五個工藝階段，需要在5臺不同機器上完成。在整個煉焦過程中，煤料的制備工藝過程是煉焦的關鍵，同時也占據主要時間。因此，對多目標的煉焦煤料的制備過程進行合理的調度，是縮短生產周期，提高煉焦系統產能的關鍵。在煉焦煤料的制備過程中，不同煤料在不同設備無等待連續不斷加工，同時，每臺備煤設備在加工完一種煤料后，為了防止各種煤之間的交叉污染，需要一定的設置時間進行清潔和調整，才能繼續加工另外一種煤料，同時設置時間取決于煤料之間的加工順序；此外，如果一臺設備準備加工一種煤料而這種煤料還沒有釋放，那么這臺設備就要等到這種煤料到達釋放時間才可以工作。該過程屬于多目標帶序相關設置時間和釋放時間的零等待流水車間綠色調度問題。業已證明該問題是NP(Non-Polynomial)完全問題，無法在多項式時間內求得精確解，其解空間隨著問題規模的增大呈指數增長，所以具有較高的理論和學術價值。

由于煉焦煤料的制備過程調度問題屬于NP完全范疇，傳統的數學規劃方法和啟發式構造方法無法保證解的優化質量。

發明內容

本發明提供了一種多目標優化的煉焦煤料的制備過程的優化調度方法，以用于解決在較短時間內獲得多目標優化的煉焦煤料的制備過程優化調度問題的近似最優解的問題。

本發明的技術方案是：一種多目標優化的煉焦煤料的制備過程的優化調度方法，通過確定多目標優化的煉焦煤料的制備過程的調度模型和優化目標，并使用基于改進的“教”與“學”的優化算法的優化調度方法對優化目標進行優化；其中調度模型根據每臺設備所加工煤料的最大完工時間及能量損耗約束而建立，同時第一優化目標為最小化最大完工時間f₁＝Cmax(π)，第二個優化目標為最小化總能量損耗f₂＝TEC：

min{f1,f2}＝min{C_max(π),TEC}

TEC＝Eb+E_u

C_jⁱ_,m＝PST_jⁱ+TP_jⁱ,i＝1,...,n