[發明專利]基于CJS-SLLE降維的轉爐煉鋼終點碳溫預測方法

在審

• 申請號: 202211064606.2
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115600486A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 劉輝;趙安;劉旭琛;楊路;邵彬;張大錦;丁文宇;楊健韜
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F18/25;G06F18/22;G06N20/00;G06F119/08
• 代理公司: 云南盛恒知識產權代理有限公司 53224
• 代理人: 占國霞

本發明公開了基于CJS?SLLE降維的轉爐煉鋼終點碳溫預測方法，其特征在于，通過在距離度量中引入量化后的碳溫標簽信息從而構造了一種帶有監督信息的度量方式實現類內類間方差的調整，然后在帶標簽信息的基礎上引入數據間方向信息，從而實現了樣本標簽、方向和距離三者信息融合的一種新型CJS相似性度量策略，應用到局部線性嵌入中獲得高維訓練樣本低維坐標；其次，提出一種自適應局部線性投影策略用于無標簽待測樣本，實現其低維坐標中同樣包含標簽信息；最后，根據即時學習算法選取樣本子集建立偏最小二乘局部回歸模型實現了終點碳溫預測。

技術領域

本發明屬于復雜工業過程建模和軟測量技術領域，具體涉及基于CJS-SLLE降維的轉爐煉鋼終點碳溫預測方法。

背景技術

轉爐煉鋼是我國最主要的煉鋼方法，尤其是中國經濟的繁榮發展對鋼鐵需求的增加，促進了鋼鐵業的進一步發展。煉鋼中，關鍵在于對轉爐煉鋼終點的碳溫檢測，即鋼水中碳含量達到所煉鋼種的控制范圍，出鋼溫度能保證順利進行精煉、澆注。因此，實現轉爐煉鋼終點碳溫的準確實時預報，能夠有效控制出鋼時間，減少補吹次數，對提高冶煉效率、降低冶煉成本和綠色發展具有重要意義。

目前，對轉爐煉鋼終點碳含量和溫度的檢測主要有經驗煉鋼法、副槍檢測法和爐氣分析法等接觸式碳溫檢測方法；隨著計算機技術和人工智能領域的發展，在此基礎上涌現出了光學圖像法、爐口火焰圖像處理法和基于數據驅動的軟測量建模法等非接觸式碳溫檢測方法。其中，經驗煉鋼法主要是靠操作人員結合冶煉過程中加入的工料、吹煉情況和觀察爐口火焰動態特征及聲音的變化進行轉爐煉鋼終點的判斷，人為影響因素大且效率較低；副槍檢測法是將一次性探頭裝到副槍上插入熔池中進行測量，其設備系統復雜，對廠房高度要求嚴格，只能應用于大型轉爐中使用，不適用于中小型轉爐煉鋼生產；爐氣分析法是通過采集設備獲取管道中爐氣送到專用檢測設備分析爐氣成分預測鋼水碳溫，其對煉鋼中供氣系統要求較高，需要避免氧壓波動對吹煉的影響，以及爐氣采樣送檢滯后時間所帶來的影響，難以對轉爐煉鋼吹煉終點碳溫做到準確實時檢測。

以上接觸式碳溫檢測方法預測精度主要是受限于操作人員的專業性和設備儀器的精確性。而隨著智能檢測技術的發展，可以通過煉鋼終點的光譜信息，爐口火焰圖像信息和生產過程數據建立碳溫終點預測模型判別。其中，光譜圖像法由于實際熔池內復雜環境和煙氣的干擾影響火焰光譜圖像的有效采集，影響光譜信息的識別；火焰圖像處理法由于紋理特征復雜多變，提取難度高，影響預測精度。

因此，當下需要一種能減小外界影響，并準確測量轉爐煉鋼終點碳溫的方法。演化出基于數據驅動的軟測量建模方法，用于解決實際工業中關鍵變量難以測量的問題；由于生產過程數據具有高維度、非線性的特點，直接對高維數據進行相似性度量較為困難，因此需要先采用降維的方式進行特征提取解決數據維度過高問題；現有技術中，通過降維方式提取重要低維特征提升了模型預測性能，然而這類方法由于沒有考慮到輸出標簽信息在降維中的監督作用，性能提升有限。

發明內容

為了解決上述轉爐煉鋼生產過程數據高維度、非線性和數據波動大的技術問題，本發明提供了一種基于CJS-SLLE降維的轉爐煉鋼終點碳溫預測方法，通過在距離度量中引入量化后的碳溫標簽信息從而構造了一種帶有監督信息的度量方式實現類內類間方差的調整，然后在帶標簽信息的基礎上引入數據間方向信息，從而實現了樣本標簽、方向和距離三者信息融合的一種新型CJS相似性度量策略，應用到局部線性嵌入中獲得高維訓練樣本低維坐標。

為了達到上述技術效果，本發明是通過以下技術方案實現的：一種基于CJS-SLLE降維的轉爐煉鋼終點碳溫預測方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1、采集鋼廠實際轉爐煉鋼生產過程數據；

S2、歸一化處理上述S1采集的數據；