流程對象建模方法的研究與實現(xiàn).pdf

1、現(xiàn)代流程工業(yè)的一個重要特點是向大型化和綜合自動化方向發(fā)展。流程工業(yè)綜合自動化通過集成過程控制，經(jīng)營管理，計劃調(diào)度和市場銷售等技術手段，實現(xiàn)全局，局部各級優(yōu)化，以最短的周期，最小的成本產(chǎn)生最大的經(jīng)濟效益。 Babnde A.Ogunnaikeatu講述了現(xiàn)代流程工業(yè)面臨的五大問題：在線測量，嚴重的非線性，控制系統(tǒng)的建模和辨識，為仿真和執(zhí)行機構的訓練而進行的建模，過程檢測和故障診斷。其中，一個重要問題就是弄清楚系統(tǒng)的運作機制，建立系統(tǒng)的描述

2、模型，以便進行嚴格的科學管理和規(guī)劃。
　　 在流程工業(yè)中，水泥工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，也是能耗較大的工業(yè)之一，其工藝特征也表現(xiàn)出明顯的流程生產(chǎn)特性。與化工企業(yè)相比，水泥生產(chǎn)過程的不可控性，特別是對象的不可控因素因其物料的制備和煅燒過程的復雜性而非常難以分析。60年代末，隨著電子計算機及其計算技術的發(fā)展，運用計算機來求解工程問題的最優(yōu)方案，已逐漸成為解決實際設計問題的重要手段。它不僅大大提高了解決問題的效率和可靠性，而且

3、解決了許多過去認為不可求解的實際問題。特別是近些年來，隨著世界經(jīng)濟全球化發(fā)展的不斷深入，各國流程工業(yè)更是以迅猛的速度增長，同時，流程工業(yè)生產(chǎn)過程具有高度的復雜性、強關聯(lián)性、非線性、以及不確定性特點。生產(chǎn)規(guī)模的擴大勢必進一步增加生產(chǎn)過程參數(shù)的復雜性以及參數(shù)之間的關聯(lián)性。目前對流程工業(yè)的研究主要集中在過程優(yōu)化控制上，而忽略了過程優(yōu)化控制需要用到的參數(shù)的選擇問題，參數(shù)選擇的恰當與否對過程優(yōu)化控制的效果有直接的影響。
　　 基于以上對流

4、程工業(yè)的分析，本課題以新型干法水泥生產(chǎn)線為研究對象，主要研究對象是把預分解爐、回轉(zhuǎn)窯和篦冷機作為一個整體進行研究，建立其生產(chǎn)過程模型。其中預分解爐的主要負責水泥生料的分解，生料在分解爐的分解率可達到90％-95％：從分解爐出來的物料由窯尾進入窯體，回轉(zhuǎn)窯一方面使未分解的生料進一步分解，另一方面使水泥生料煅燒為水泥熟料；水泥熟料由回轉(zhuǎn)窯的窯頭流向篦冷機的篦床后進行冷卻，所以預分解爐、回轉(zhuǎn)窯和篦冷機三個工藝過程是一個緊密連接，相互配合的整體

5、，水泥質(zhì)量的好壞不是取決于某一個生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)，而是依賴于三個過程的整體運行狀況。因此本課題利用發(fā)展較為成熟的神經(jīng)網(wǎng)絡技術和數(shù)據(jù)挖掘技術，并且通過與經(jīng)驗豐富的水泥生產(chǎn)專家進行交流和溝通，抽取影響這三個生產(chǎn)過程的主要參數(shù)，然后利用本文用到的柔性神經(jīng)數(shù)模型對整個生產(chǎn)過程進行建模。本文在算法實現(xiàn)上的創(chuàng)新點：傳統(tǒng)的FNT模型的進化代數(shù)是一個固定值，這是沒有科學依據(jù)的，最優(yōu)的模型可能在這個固定值之后出現(xiàn)，也可能在這個值之前就已經(jīng)出現(xiàn)，這不僅浪費時間

6、也使最優(yōu)的模型隨進化代數(shù)的增加而消失。本算法的改進之處是用平均誤差率控制進化代數(shù)，當模型進化到最好的時候即誤差率最小的時候則停止進化。利用此模型可以對流程工業(yè)的生產(chǎn)過程控制參數(shù)進行自動篩選，從而找到影響生產(chǎn)過程的重要參數(shù)，為流程工業(yè)的生產(chǎn)控制提供理論依據(jù)，使流程工業(yè)生產(chǎn)過程控制更加具有科學性和針對性，取得更好的優(yōu)化控制效果。
　　 在建模的過程中篩選出對水泥生產(chǎn)過程產(chǎn)生影響最大的因素，此建模的過程的結構優(yōu)化是利用概率增強式程序進

7、化(Probabilistic IncrementalProgram Evolution, PIPE)算法進行的；然后找出這些主要參數(shù)之間的關聯(lián)，最后從它們的關聯(lián)中找到最優(yōu)的組合方案，即模型的優(yōu)化，此優(yōu)化過程是利用模擬退火(Simulation Annealing, SA)算法實現(xiàn)的。通過此建模過程不僅可以找到同一生產(chǎn)過程中參數(shù)之間的關系，也可以找出不同生產(chǎn)過程中參數(shù)間的比例關系。通過對整個生產(chǎn)過程進行建模和優(yōu)化而達到穩(wěn)定水泥生產(chǎn)過程，