[發明專利]一種電弧爐供電曲線的智能選取方法

有效

• 申請號: 201811230826.1
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109521672B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 毛志忠;李闖;賈明星;袁平;于豐
• 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: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠

1.一種電弧爐供電曲線的智能選取方法，其特征是，在分析影響電弧爐煉鋼過程中熔煉階段成本的各個因素及它們之間關系的基礎上，采用改進的層次分析法AHP從眾多備選的供電曲線方案中選擇出一個合理的方案以實現冶煉成本的最小化，具體步驟如下：

步驟一、構造遞階層次結構，包括點弧階段的遞階層次結構、穿井階段的遞階層次結構、主熔化階段的遞階層次結構和熔末升溫階段的遞階層次結構：

所述點弧階段的遞階層次結構、穿井階段的遞階層次結構、主熔化階段的遞階層次結構和熔末升溫階段的遞階層次結構的決策目標均為電弧爐煉鋼熔煉期的冶煉成本，并根據熔煉期的工藝特點以及企業煉鋼生產時比較關注的技術指標，確定了影響決策目標的各決策因素，具體包括準則層決策因素為電量消耗、電極消耗、爐襯消耗；子準則一層的決策因素為電流設定、變壓器檔位、電抗器檔位、預計冶煉時間、預計吹氧量、爐齡；子準則二層的決策因素為冶煉鋼種、廢鋼物理性質、裝料量、輔料種類重量、鋼水溫度、節奏要求；方案層為幾種不同的備選供電曲線方案；結合電弧爐煉鋼生產過程中熔煉期各階段不同的生產過程及工藝特點，確定點弧階段的遞階層次結構、穿井階段的遞階層次結構、主熔化階段的遞階層次結構和熔末升溫階段的遞階層次結構；

步驟二、構造兩兩比較判斷矩陣：

構造完點弧階段的遞階層次結構、穿井階段的遞階層次結構、主熔化階段的遞階層次結構和熔末升溫階段的遞階層次結構以后，根據點弧階段的遞階層次結構、穿井階段的遞階層次結構、主熔化階段的遞階層次結構和熔末升溫階段的遞階層次結構構造出兩兩比較判斷矩陣；判斷矩陣由決策者即相關領域的專家或者長期從事相關工作的工程技術人員來填寫，填寫判斷矩陣時采用1-9標度，填寫的判斷矩陣都是正互反矩陣；

步驟三、對判斷矩陣一致性檢驗及修正：

1)使用CR檢驗指標來進行一致性檢驗：其中λ_max為判斷矩陣的最大特征值，n為判斷矩陣的階數，RI為平均隨機一致性指標，它是與矩陣階數相關的一些常數：

當CR＜0.1時，判斷矩陣的一致性是符合要求；

2)對于不滿足CR＜0.1的判斷矩陣，采用改進K因子方法對判斷矩陣進行一致性修改；K因子指標按照以下兩式進行定義：其中表示矩陣中一個三元組a_ij,a_jk,a_ik的K因子，表示整個矩陣的K因子；建立K因子的優化模型：

max:

其中oⁿ表示n階判斷矩陣的所有三元組，o_ij表示含有元素a_ij的所有三元組o_ijk表示a_ija_jk＝a_ik這個三元組，K(o)表示矩陣三元組對應的K因子值，N(o)表示三元組個數，a_ij,a_jk,a_ik表示修改之后的三元組的值，a′_ij,a′_jk,a′_ik表示原來三元組的值；

3)對步驟2)建立K因子的優化模型采用遺傳算法求解，編碼方式使用實數編碼；適應值函數取為目標函數；初始種群用1-9標度范圍內的隨機數產生；選擇算子采用輪盤選擇；交叉算子采用算術交叉算子；變異算子采用隨機變異；并引入局部搜索算子和精英保留策略來進行求解，完成對判斷矩陣的一致性修改；

步驟四、層次單排序及權值修正：

對點弧階段的遞階層次結構、穿井階段的遞階層次結構、主熔化階段的遞階層次結構和熔末升溫階段的遞階層次結構所有的判斷矩陣進行一致性檢驗和修改以后，對各個矩陣求取層次單排序下各元素的相對重要性的權值；使用最大特征值EM法求取權值，即求解如下特征根問題：

Aω＝λ_maxω；

所得到的ω經正規化處理后作為單層次下各元素的相對重要性的排序；

采用建立優化模型并通過遺傳算法求解的方法來對不滿足COP準則的EM權值進行修正，修正后的權值在EM權值的基礎上進行了微小的調整使其在保留EM權值優點的基礎上滿足COP準則，從而包含決策者更多的判斷信息；所建立的優化模型為：

min:

st:0＜w_i＜1 i＝1,2,3,…,n

w₁+w₂+…+w_n＝1

其中n為矩陣階數，w_i為修正后的權值的第i個分量，為EM法求得的權值的第i個分量；對該模型采用遺傳算法求解，編碼方式使用實數編碼；適應值函數取目標函數的倒數；初始種群利用正態分布的方式隨機生成；選擇算子采用錦標賽算子；交叉算子采用算術交叉算子；變異算子采用隨機變異來進行求解；

步驟五、層次總排序：

得到點弧階段的遞階層次結構、穿井階段的遞階層次結構、主熔化階段的遞階層次結構和熔末升溫階段的遞階層次結構所有判斷矩陣對應的層次單排序以后，逐層計算每層各元素相對于決策目標即冶煉成本的相對重要性的權值，最終得到各階段方案層即備選的供電曲線中對成本消耗最小的那個方案作為該階段的供電曲線方案從而得到熔煉期的供電曲線。

2.根據權利要求1所述的電弧爐供電曲線的智能選取方法，其特征在于：所述步驟二中，填寫判斷矩陣時，用1表示兩個元素對冶煉成本的消耗相同；用3表示一個元素對冶煉成本的消耗稍多于另一個元素；用5表示一個元素對冶煉成本的消耗多于另一個元素；用7表示一個元素對冶煉成本的消耗明顯多于另一個元素；用9表示一個元素對冶煉成本的消耗遠遠多于另一個元素；用2、4、6、8來表示元素對冶煉成本的消耗位于1、3、5、7、9之間。