露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)群集擬生態(tài)優(yōu)化方法及應(yīng)用研究.pdf

1、露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)是一個多因素、多層次、動態(tài)變化的復(fù)雜非線性系統(tǒng)，具有遞階結(jié)構(gòu)、不確定性、多目標(biāo)、多約束、多資源相互協(xié)調(diào)等特點。調(diào)度的任務(wù)是根據(jù)產(chǎn)量、質(zhì)量目標(biāo)和資源約束，確定具體的開采方案、生產(chǎn)工藝、運輸路徑、運行時間、設(shè)備操作與管理控制等。因此，優(yōu)化露天生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)對于提高露天礦山的經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。 本文引入現(xiàn)代扁平化管理理念，構(gòu)建露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)運作模式，應(yīng)用自適應(yīng)模糊推理系統(tǒng)(ANFIS)、模糊規(guī)劃與群集擬生態(tài)

2、進(jìn)化算法的融合技術(shù)解決不確定環(huán)境下露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的建模與優(yōu)化問題。主要研究內(nèi)容如下： 1)露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模與優(yōu)化理論研究 ①露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模研究。露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)涉及的參數(shù)多(如生產(chǎn)計劃系統(tǒng)、穿孔爆破系統(tǒng))，其系統(tǒng)模型難以用現(xiàn)成的函數(shù)關(guān)系式表達(dá)，采用經(jīng)典的建模方法難以建立符合實際的系統(tǒng)模型。本文應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)模糊推理系統(tǒng)(ANFIS)對復(fù)雜非線性系統(tǒng)建模進(jìn)行了比較研究，研究結(jié)

3、果表明ANFIS具有更好的擬合能力，尤其是基于模糊減法聚類的ANFIS能更好地實現(xiàn)復(fù)雜非線性系統(tǒng)的建模。 ②露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的模糊建模研究。露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)模型存在著廣泛的模糊性(如卡車運輸系統(tǒng)中的運輸距離、單位運輸費用等)，涉及到多模糊目標(biāo)及多模糊約束的全模糊規(guī)劃問題(TFP)的建模求解，需進(jìn)行系統(tǒng)集成與算法改進(jìn)。本文結(jié)合隸屬度函數(shù)法及模糊決策準(zhǔn)則，有效地實現(xiàn)了模糊系數(shù)的全模糊規(guī)劃問題的轉(zhuǎn)化。 ③露天礦山生產(chǎn)調(diào)

4、度系統(tǒng)的群集擬生態(tài)全局優(yōu)化研究。露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的優(yōu)化是一全局最優(yōu)化問題。本文融合遺傳算法(GA)、免疫算法(IA)、粒子群優(yōu)化算法(PSO)等擬生態(tài)進(jìn)化算法的優(yōu)點，構(gòu)造了群集擬生態(tài)進(jìn)化算法(SSBEA)，強(qiáng)化了全局優(yōu)化算法性能，并以特殊多波峰檢測函數(shù)為例，驗證了該算法的優(yōu)越性。然后，應(yīng)用群集擬生態(tài)優(yōu)化算法解決了ANTIS的優(yōu)化求解問題，并以特殊多波峰檢測函數(shù)及露天礦山生產(chǎn)能力ANFIS模型的優(yōu)化求解為例，驗證了ANFIS-SSBE

5、A解決復(fù)雜系統(tǒng)的建模與優(yōu)化問題的有效性。同時，應(yīng)用群集擬生態(tài)進(jìn)化算法解決了帶模糊系數(shù)的多模糊目標(biāo)及多模糊約束的全模糊規(guī)劃問題(TFP)的集成模型的優(yōu)化求解問題，從而解決了不同可能性水平下的模糊系統(tǒng)的最優(yōu)滿意度問題，并以露天礦山卡車運輸系統(tǒng)為例，驗證了TFP-SSBEA解決不確定系統(tǒng)的建模與優(yōu)化問題的有效性。 2)湖南韶峰集團(tuán)露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的群集擬生態(tài)優(yōu)化研究 ①引入現(xiàn)代扁平化管理模式，為湖南韶峰水泥原料露天礦山構(gòu)建

6、了由上層的生產(chǎn)計劃系統(tǒng)、下層的穿孔爆破系統(tǒng)和卡車運輸系統(tǒng)、中間層的協(xié)調(diào)優(yōu)化系統(tǒng)組成的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)。拓展了露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的運作模式，促進(jìn)了生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的優(yōu)化管理、優(yōu)化反饋和優(yōu)化運行。 ②露天礦山生產(chǎn)計劃系統(tǒng)的群集擬生態(tài)優(yōu)化研究。應(yīng)用ANFIS構(gòu)建了與水泥原料礦山生產(chǎn)計劃系統(tǒng)相關(guān)的水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)計劃、礦山主生產(chǎn)計劃模型，用群集擬生態(tài)進(jìn)化算法對其進(jìn)行了優(yōu)化求解。然后，用全模糊規(guī)劃構(gòu)建礦山出礦計劃模型，用群集擬生態(tài)進(jìn)化算法進(jìn)行優(yōu)化求

7、解，解決了在不同可能性水平下的礦山出礦計劃系統(tǒng)最優(yōu)滿意度問題。 ③穿孔爆破系統(tǒng)的群集擬生態(tài)優(yōu)化研究。在滿足礦山生產(chǎn)計劃要求的條件下，運用ANFIS建立了破碎礦石成本與不同臺階作業(yè)點的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)(孔徑、超深(或孔深)、孔間距、排間距、炸藥單耗、根底大塊率、延米礦量、落礦量等)之間關(guān)系的穿孔爆破系統(tǒng)模型，應(yīng)用群集擬生態(tài)優(yōu)化算法對其進(jìn)行了優(yōu)化求解，實現(xiàn)了在滿足不同市場需求條件下穿孔爆破系統(tǒng)的最優(yōu)化。 ④卡車運輸系統(tǒng)群集擬

8、生態(tài)優(yōu)化研究。根據(jù)礦山生產(chǎn)計劃系統(tǒng)及卡車運輸調(diào)度系統(tǒng)的特點，應(yīng)用模糊約束、模糊目標(biāo)的全模糊系數(shù)規(guī)劃模型建立了卡車運輸調(diào)度系統(tǒng)模型。并用群集擬生態(tài)進(jìn)化算法對其進(jìn)行了優(yōu)化求解，從而得出了各個班次在不同可能性水平下的最優(yōu)車輛數(shù)及最小運輸成本。 本文通過對多種擬生態(tài)算法進(jìn)行融合，建立了群集擬生態(tài)進(jìn)化算法；應(yīng)用自適應(yīng)模糊推理系統(tǒng)技術(shù)、全模糊規(guī)劃理論建立了復(fù)雜露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；應(yīng)用群集擬生態(tài)進(jìn)化算法對其進(jìn)行了優(yōu)化求解。將研究成果