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高爐熱狀态預報系統的設計與實現

發(fā)布時(shí)間：

2019-09-26 17:50

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摘要：利用對(duì)高爐熱狀态變化敏感的控制車雨參數和征兆參數，根據操作規程和專家經(jīng)驗，采用VB語言編程，設計了使用推理機的高爐熱狀為電态預報系統。為提高系統的精度和效率，依據高爐冶煉過(guò)程東慢的特點，改進(jìn)了參數的處理和推理算法。該系統在高爐上運行結那頻果良好(hǎo)。

1 引言&nb嗎友sp;

維持高爐熱狀态穩定是實現高爐生産優質、低耗、高産、長(妹煙cháng)壽、高效益的基本保證，計姐因此預報高爐熱狀态，避免爐溫異常是高爐爐況控制的一個重要方筆在面(miàn)。預報高爐熱狀态有應用數學(xué)模型的數值預報風科方法和應用專家經(jīng)驗的推理判斷方法。高爐生産過外站(guò)程十分複雜，運用傳統數學(xué)方法幾乎無法準确地定義和舊近描述，數模求解時(shí)所需的初始條件、邊界條件、物性參數等也難以測量睡小和保證其精度和完整性，所有這(zhè)些問題都(dōu)限制了數學朋弟(xué)模型在高爐上的應用。

20世紀80年代發(fā)展起(qǐ)來的高爐冶煉過(gu知坐ò)程專家系統，可以把高爐專家的司大知識與數學(xué)模型結合起(qǐ)來，使用不完全的或不确雪鐘定的信息，處理複雜冶煉過(guò)程的控制問題，被(b個著èi)稱為是“高爐操作的第三代技術”。目前，高爐冶煉過(guò)程專家系熱友統的兩(liǎng)個發(fā)展方向(xiàng)是進(j鐵歌ìn)一步提高預報精度和系統的實時(shí)性。專家系統的預報精度是一個綜合這錯指标，而不是簡單的平均。為了提高高爐熱下時狀态的預報精度，本系統在參數的選取和處理方面(m司海iàn)作了改進(jìn)；為了提高實時(shí)性改進(jìn歌輛)了推理機的推理算法。

2 參數選擇及二次數據處理&nbs路都p;

高爐熱狀态可根據征兆參數和控制參數進(jìn)從國行綜合判斷。本系統選擇的征兆參數和控制參數有：反映高爐順行狀态的參數：行女風壓、壓差、料速、透氣性指數；反映下部熱狀态的參數：鐵水哥鐵成(chéng)分、風口狀态；反映上部熱狀态的參數：爐頂溫度、爐喉工西溫度及爐喉CO；控制參數包括風溫、風量、富氧量、噴煤量、焦炭負荷等會答。

二次數據處理主要包括複合參數（透氣性指數、飛看焦炭負荷）計算、參數特征值（平均值、變化梯度、标準方差）計算及兒靜參數的模糊處理（計算事(shì)實的置信度）。參數的特征值放入綜愛煙合數據庫，供推理使用。

征兆參數和控制參數均反映高爐的熱狀态內拿，但兩(liǎng)者與高爐熱狀态的影射邏輯不同。征兆參數和熱狀光他态之間的關聯特點是：出現同一種(zhǒng)高爐狀态的征兆木鐘不一定唯一，反過(guò)來，同一種(zhǒng鐘也)征兆所預示的高爐狀态也不一定唯一。即：征兆和狀态之間互為多值函數。控制參年件數對(duì)高爐熱狀态影響的不确定性表現在滞後(在科hòu)的時(shí)間（不同的爐況條件下，從實施控制調門場節到(dào)爐況變化的滞後(hò近子u)時(shí)間不同）和影響的效果。由于征兆參數和控制參內船數對(duì)熱狀态影響的不确定性不同，工廠所以它們的模糊化要采用不同的方法。對(d國金uì)于征兆參數的不确定性及控制參數對(在知duì)熱狀态影響效果的不确定性可利用規則的樂白置信度實現；對(duì)于控制參數的時(shí)間滞件舞後(hòu)性，必須在二次數據處理時(shí)作處理。例如：噴媽吃煤對(duì)高爐的影響要滞後(hòu)3～5船訊h，在對(duì)噴煤量計算特征值時(shí)，要根據實際情況，選擇幾個小時(山麗shí)之前的噴煤量。你就;

此外，高爐征兆參數是高爐在各種(兒呢zhǒng)外部因素（控制參數和環跳身境參數）綜合影響下高爐内部狀态遷移過(guò)程湖在的反映。而高爐的控制參數，如風溫、風玩拿量、噴煤量、焦炭負荷等，是對(duì)高爐過(guò)程施加的少科外部影響，改變了高爐質量平衡、能(n南舊éng)量平衡或傳輸條件，必定會東化(huì)對(duì)高爐熱狀态産生某種(zhǒn有月g)影響。例如風溫的提高，必然提高理論燃媽購燒溫度，從而使爐缸溫度提高，即爐溫提高。少商由于征兆參數和控制參數與熱狀态關系的不體自同，在推理過(guò)程中，征兆參數和控制歌習參數應分别推理，再加權平均得出最後(hòu)的結果。這(zhè)些改進能機(jìn)，切合高爐冶煉過(guò討們)程的特殊性，可提高系統的預報精度。

3 知識表達及推理機制

3.1 知識庫及知識庫管理系統

在高爐專家系統中，知識庫主要由高公時爐專家的經(jīng)驗構成(chéng)在請，這(zhè)些經(jīng)驗知識多屬因果性判斷公通，适合用産生式規則表達，即以“IF 前提THEN 結紅商論”的形式表達知識。知識庫分為事(shì)實庫和規則庫，事(shì)實庫用好快來存放規則中所涉及的事(shì)實。術計事(shì)實庫的結構為：事(shì)實号、事(shì)實描述、事(shì)實筆腦主題、事(shì)實置信度等。規則庫用于儲存專家的藍商經(jīng)驗知識，其結構為：規則号、前提運子唱算符、前提、前提對(duì)結論影響方向(xiàng)、結論、規則置信度。&n輛笑bsp;

知識庫管理系統主要用于管理知識庫中各表記錄的錄入、修去生改、删除、浏覽等操作，并保證規則庫的一緻性暗店和完整性。

3.2 推理機&nbs喝到p;

基于規則的專家系統有三種(zhǒng)推理方法：正向(xiàng)村拿推理、反向(xiàng)推理和混合推理。本系統采用離車反向(xiàng)推理。采用模糊集論進(jìn)行模糊雪信推理，在推理過(guò)程中，當某一事(shì)實的置信度大于規定的阈值(拍會根據各高爐的實際情況而定)時(shí)，認為此事弟新(shì)實成(chéng)立；否則，認為事(shì)實不成(chéng)立。吃這

由于高爐專家系統是實時(shí)控制系統頻現，也是冶金企業專家系統的一個子系統，推理筆門機的效率是非常重要的。為了提高推理效率，本系統在推理算可外法上做了改進(jìn)。專家系統中知識庫生下和推理機的分離是專家系統的重要特我朋征，但此特性影響了專家系統的實時(shí)性。本系統根據高爐專到刀家系統中規則變化頻率較低的特點，在規則保持不變的時(坐內shí)間段内，動态地將(jiāng)知識庫和推自村理機融合在一起(qǐ)，減少了推理時(sh湖暗í)間。知識庫和推理機的動态融合在形式上與神經(飛到jīng)網絡相似，卻克服了神經(jī為微ng)網絡不可解釋的弊端。具體方法是：當系統剛剛啟動資低或知識庫修改後(hòu)首次推理時(shí)，推理機按照給定的推理目标反你拍向(xiàng)推理，從知識庫中女的搜索匹配的規則，形成(chéng)推理樹，最終計算出結論的置信度。第一次推兵嗎理完成(chéng)後(hòu)，推理樹看醫結構一直不删除，從而使以後(hòu)的推理過(gu木站ò)程無需再匹配規則，而直接根可內據已知事(shì)實，按照此推理樹向(xiàng)上推理，計算結論的置信度。通放章過(guò)這(zhè)一改進(jì歌問n)，大大提高了推理機的效率，提高了系統的實時(shí)員高性。

4 系統運行結果

根據本系統知識庫的特點，在Windows98環境現裡下，利用Access建立知識庫，推理機利用VB6.0和SQL（Str請朋uctured query 林藍language）相結合設計實現。

利用某煉鐵廠年10月少作1～9日4＃高爐現場數據檢驗此系統店兵，系統預報熱狀态的準确度可達90%以上。

5 結&nbs近哥p;論

5.1 高爐熱狀态風還預報系統根據高爐征兆參數與控制參數的不同特點，采取了不同的模糊化小美方法，并在它們分别預報熱狀态後(hòu)，加權平雜秒均得出最後(hòu)的預報結果，此方法提高了預報精度。

5.2 改進(jìn)了推理土做算法，在知識庫保持不變的時(shí)間段内，動态地融合了推理機與知識庫，提動話高了推理效率，增強了系統的實時(shí)性。

5.3 高爐熱狀态預報系統建立後(h西村òu)，利用某煉鐵廠高爐實際生産數據檢驗，證明此算子系統具有一定準确度，設計方法是合理的。（本文來源：中國(guó)自動化網）