基于支持向量機的燒結(jié)終點預(yù)報與控制研究.pdf

1、在燒結(jié)生產(chǎn)中，燒結(jié)終點是與燒結(jié)機質(zhì)量、產(chǎn)量和成本密切相關(guān)的重要工藝參數(shù)，是保證高爐獲得優(yōu)質(zhì)技術(shù)指標的關(guān)鍵所在。燒結(jié)終點位置適宜且保持穩(wěn)定，可以提高成品率并充分利用燒結(jié)面積，在保證質(zhì)量的同時得到最大生產(chǎn)率，降低能耗。但由于燒結(jié)生產(chǎn)具有較大的時滯性和動態(tài)時變性，以及用于判斷和預(yù)報終點的參數(shù)無法直接檢測等原因，因此，長期以來燒結(jié)終點控制一直是鋼鐵企業(yè)自動化過程控制中的難點。 本文結(jié)合萊鋼265m2燒結(jié)機的具體工藝生產(chǎn)特點，緊緊圍繞預(yù)報

2、和穩(wěn)定控制燒結(jié)終點，以提高燒結(jié)質(zhì)量這一主題，在燒結(jié)終點預(yù)報模型、燒結(jié)終點控制方法和系統(tǒng)設(shè)計、機尾斷面紅外圖像在線判斷燒結(jié)終點、優(yōu)化控制燒結(jié)終點等方面展開研究，取得了如下創(chuàng)新性的研究成果： (1)在燒結(jié)終點預(yù)報方面，基于支持向量機理論(SVMs)提出了一種預(yù)報燒結(jié)終點的新方法。該方法以原料參數(shù)作為預(yù)報參數(shù)，采用支持向量機方法對萊鋼265m2燒結(jié)機燒結(jié)過程進行預(yù)報，建立了燒結(jié)終點的長期預(yù)報模型。通過與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的預(yù)報模型進行比

3、較表明，支持向量機良好的泛化性能更適合于動態(tài)復(fù)雜的燒結(jié)過程。本文提出的預(yù)報模型有較強的泛化能力，能夠準確的預(yù)報燒結(jié)終點。 (2)在燒結(jié)終點控制方面，提出燒結(jié)終點模糊控制策略，將燒結(jié)終點短期預(yù)報模型應(yīng)用于燒結(jié)終點模糊控制系統(tǒng)中。以正常拐點風(fēng)箱的廢氣溫度(BRT)和風(fēng)箱廢氣溫度曲線拐點(BRP)兩種預(yù)報參數(shù)分別實現(xiàn)燒結(jié)終點短期預(yù)報。設(shè)計模糊控制策略控制燒結(jié)終點，并建立燒結(jié)終點控制系統(tǒng)驗證其有效性。 針對燒結(jié)過程非線性特性，提

4、出基于最小二乘支持向量機(LS-SVMs)建模的預(yù)測控制算法。首先采用LS-SVMs離線建立了燒結(jié)過程的非線性模型；然后在系統(tǒng)運行過程中，將離線模型在每一個采樣周期關(guān)于當(dāng)前采樣點進行線性化，采用廣義預(yù)測控制算法(GPC)進行控制器設(shè)計，通過調(diào)節(jié)臺車速度控制燒結(jié)風(fēng)箱廢氣溫度，從而實現(xiàn)燒結(jié)終點的間接控制。通過Simulink建立燒結(jié)過程預(yù)測控制系統(tǒng)，驗證其控制效果。從實驗結(jié)果可看出，設(shè)計的燒結(jié)過程的預(yù)測控制系統(tǒng)具有良好的控制效果，同時系統(tǒng)易

5、于實現(xiàn)，對進一步的實際應(yīng)用有參考指導(dǎo)意義。 (3)在燒結(jié)質(zhì)量判斷方面，設(shè)計紅外CCD裝置采集燒結(jié)機尾斷面圖像，提取其特征信息，成功地建立支持向量機多分類器判斷燒結(jié)狀況(欠燒、過燒、正常)，進而建立燒結(jié)礦質(zhì)量預(yù)報模型，實現(xiàn)對燒結(jié)礦生產(chǎn)在線實時的綜合評價和燒結(jié)終點的有效控制。 (4)在燒結(jié)過程參數(shù)優(yōu)化模型與控制方面，針對燒結(jié)過程復(fù)雜的優(yōu)化控制問題，建立了燒結(jié)過程參數(shù)優(yōu)化模型，采用聚類的匹配優(yōu)化算法獲得最優(yōu)的操作參數(shù)，對整個燒