[發明專利]基于互信息的氧化鋁生產蒸發過程數據協調方法及裝置

有效

• 申請號: 201810659556.X
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN109190138B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 袁小鋒;謝森;陽春華;王曉麗;謝永芳
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 長沙啟昊知識產權代理事務所(普通合伙) 43266
• 代理人: 張海應

本發明涉及一種基于互信息的氧化鋁生產蒸發過程數據協調方法及裝置。所述方法包括獲取氧化鋁蒸發過程中的各測量變量的數據，基于所述各測量變量的數據建立所述各測量變量間的互信息矩陣，基于所述互信息矩陣建立分層數據協調模型；基于所述分層數據協調模型處理所述各測量變量的數據獲得第一協調結果。利用各測量變量之間的互信息關系建立分層數據協調模型能夠提高數據協調的準確性，減少了測量數據中誤差的影響，獲得的第一協調結果準確性高。所述裝置包括顯示器、處理器以及存儲在存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時實現所述方法的步驟。

技術領域

本發明涉及氧化鋁生產蒸發過程數據處理及建模領域，特別是涉及一種基于互信息的氧化鋁生產蒸發過程數據協調方法及裝置。

背景技術

蒸發過程作為氧化鋁生產過程的關鍵工序之一，對回收利用有用資源、降低廢棄堿液排放具有重要作用。該過程通過加熱蒸汽將種分母液和洗滌濾液中的多余水分蒸發，為溶出工序提供高濃度循環母液。在實際氧化鋁生產蒸發過程中，過程測量數據不可避免地受到誤差干擾，使測量數據偏離真實值，而不滿足物料質量平衡、熱量平衡關系和過程參數的邊界約束條件。另外，受檢測技術以及經濟條件的限制，部分重要參數無法獲取。不準確的測量數據將影響氧化鋁生產蒸發過程的建模、優化、控制甚至管理決策，關系著整個氧化鋁生產的經濟和技術指標。

數據協調作為一種數據處理技術，利用測量數據的冗余信息，在滿足機理平衡約束和參數邊界條件的基礎上，減少測量誤差，估計未測參數。在實際工業過程中，測量誤差涉及的傳感器誤差通常是相互獨立的，因此，大多數數據協調模型的協方差矩陣考慮對角陣的形式。然而，由模型誤差、外部干擾或反饋控制引起的變量間的測量誤差可能存在非線性相關關系。現有技術中采用測量誤差相互獨立的對角矩陣或表示線性相關關系的相關系數矩陣來描述數據協調模型，影響數據協調結果的準確性。

發明內容

基于此，有必要針對測量誤差存在非線性相關性時協調結果不準確的技術問題，提供一種基于互信息的氧化鋁生產蒸發過程數據協調方法及裝置。

本發明提出一種基于互信息的氧化鋁生產蒸發過程數據協調方法，包括：

獲取氧化鋁蒸發過程中的各測量變量的數據，基于所述各測量變量的數據建立所述各測量變量間的互信息矩陣，基于所述互信息矩陣建立分層數據協調模型；

基于所述分層數據協調模型處理所述各測量變量的數據獲得第一協調結果。

優選地，所述互信息矩陣的表達式為：

其中，w表示任意兩個測量變量之間的互信息。

進一步地，所述分層數據協調模型的表達式為：

式中，定義測量數據的樣本集表示為X＝[x¹,x²,K,x^m]∈R^n×m，n和m分別表示樣本總數和變量維度；表示第i個測量變量的測量數據；/表示測量變量的協調數據集；/表示第i個測量變量的協調數據；/表示第m個測量變量的第n個測量值與協調值之差；H表示機理等式約束；/和/分別表示第i個協調變量和第q個未測變量的變化下限；/和/分別表示第i個協調變量和第q個未測變量的變化上限；M-m表示未測變量的個數。

進一步地，所述分層數據協調模型包括質量平衡層數據協調模型和熱量平衡層數據協調模型；

相應地，基于所述分層數據協調模型處理所述各測量變量的數據獲得第一協調結果的具體步驟包括：