[發明專利]一種基于大數據智能控制算法的熟料比例優化調節方法

在審

• 申請號: 202110451718.2
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113591362A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 馬天雨;白政文;盛語嫣;楊茗茹;鄭之偉;劉金平
• 申請（專利權）人: 湖南師范大學
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F30/27;G06K9/62;G06N3/00;G06N3/04;G06N3/08;G06N3/12;G06F111/04
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• 代理人: 暫無信息

28天強度即水泥‘標號’，代表水泥最終生產質量，生產過程中無法根據化驗的28天強度實現生產調節，但水泥3天強度跟28天強度具有強線性關系，可以通過控制3天強度實現穩定28天強度的目標。料質量、比表、配方和化驗的1天強度等因素都會影響水泥3天強度，首先采用粗糙集分辨矩陣算法找出影響3天強度的關鍵因素，并形成粗決策表，然后采用濾波、異常去除等預處理方法得到干凈的決策表，然后訓練深度神經網絡建立3天強度的預測模型，考慮經驗數據缺乏當前工況信息，采用最新的3天強度對預測結果進行修正，并采用模糊PID控制算法基于預測的3天強度調整熟練比例。驗證結果表明，該方法能穩定控制水泥3天強度，完全滿足實際生產需要。

技術領域

本發明屬于基于大數據分析和智能控制算法的水泥配比優化技術領域，具體涉及決策表拼接、粗糙集屬性約簡、水泥3天強度預測模型和預測控制算法。

背景技術

水泥配方主要有熟料、石灰石、石膏和礦粉四種，他們的不同配比決定水泥的質量，通過調節幾個物料的百分比來控制水泥關鍵質量參數：燒失量、SO3含量、水泥3天強度。根據SO3含量來調整石膏配比從而調節凝結時間，根據燒失量來控制石灰石配比，根據水泥3天強度調節熟料比例和礦粉比例。本方法重點考慮熟料和礦粉的調節，水泥3天強度的化驗結果要3天以后才能出來，屬于大滯后系統，因此，不能直接根據化驗結果反饋調節熟料比例。但是，考慮熟料質量、配比、水泥化學成分、水泥比表和細度可測，可建立預測模型做預測調節。目前我國的配料調節過程仍以人工調節為主，但水泥3天強度影響因素復雜，人工調節波動較大，為穩定水泥質量、降低成本，本方法基于模型預測框架對熟料比例和礦粉進行優化調節。

發明內容

為解決水泥3天強度波動大的問題，本專利提出一種大數據分析方法。建立水泥3天強度預測模型，根據化驗數據實時預測水泥3天強度，基于預測結果通過模糊控制算法調節熟料和礦粉比例，考慮預測結果的工況影響，基于Day-4（Day-0代表今天，Day-4是4天前）水泥3天強度的實際化驗結果反饋校正模型預測結果。

為實現上述目標，提出圖1所示的方案圖，本發明主要包括以下內容：

1、工藝分析找出水泥3天強度的相關影響因素，將影響因素和3天強度（標簽數據）

拼接成原始拼接表；

2、對原始拼接表進行數據預處理，根據現場數據的實際情況提出各種組合的數據處理方法，去除干擾數據：

a、對于人為記錄的異常數據，則在分析之前就將它們進行清理，具體異常數據如下：

（1）送檢和報檢時間不匹配，

（2）配方比例突變，

（3）數據填寫錯誤，

（4）調節過于頻繁，

（5）配方比例相加不為100%；

b、利用PCA算法分析不同屬性數據之間的相關性，從而清理冗余屬性；

3、對去除干擾后的數據采用粗糙集分辨矩陣算法進行屬性約簡和重要度排序，得到3天強度的關鍵影響因素，將關鍵因素和3天強度合并成決策表，有如下基本內容：

a、將預處理后的拼接表離散化，去除冗余數據和矛盾數據，得到離散拼接表，

b、采用相對屬性約簡算法和分辨矩陣算法找出影響3天強度的關鍵屬性，

c、采用分辨矩陣重要度排序方法對關鍵屬性重要性排序,采用上下近似集挖掘重要屬性跟3天強度規則關系，得到專家調節規則表；

4、基于決策表訓練深度神經網絡建立水泥3天強度預測模型，包括以下主要內容：

a、將配方比例、硅酸三鈣、鋁酸三鈣、比表面積、3-32um細度、1天強度、CaO、燒失量、立升重作為屬性，將水泥3天強度作為標簽，

b、將決策表數據隨機抽取，分為10等份，循環用每一等份作為驗證集訓練網絡，得到模型預測精確度統計結果，

c、抽取預測精度最高的三個訓練集結果，平均后作為模型預測結果輸出；