高爐熱狀态預報系統的設計與實現

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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兵謝參數和征兆參數，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态預自對報系統。為提高系統的精度和效率，依放風據高爐冶煉過(guò)程的特點，改進(jì見報n)了參數的處理和推理算法。該系統在高爐上運行結果良好(hǎo)。 生美;
 

 1 引 言&nb唱刀sp;

 維持高爐熱狀态穩定是實現高爐生跳銀産優質、低耗、高産、長(cháng)壽、高效益的基本保證，因此預報高爐熱狀姐美态，避免爐溫異常是高爐爐況控制的一個重要方面(miàn)。預報高爐熱狀态有吧答應用數學(xué)模型的數值預和個報方法和應用專家經(jīng)驗的推理判斷方法。高爐生慢票産過(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廠街描述，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和黃影保證其精度和完整性，所有這(zhè)就得些問題都(dōu)限制了數學(xué)模型在高爐上的應用。 

 20世紀80年代發(fā)海吧展起(qǐ)來的高爐冶煉過(guò)程專家系統，妹朋可以把高爐專家的知識與數學(xué)在站模型結合起(qǐ)來，使用不完全的或不确定的信息，處理複雜冶煉過到化(guò)程的控制問題，被(bèi)稱為是“高爐操時她作的第三代技術”。目前，高爐冶煉過(gu對到ò)程專家系統的兩(liǎng)個發(fā船笑)展方向(xiàng)是進(jìn)一步提高預報精度對遠和系統的實時(shí)性。專家系統的預報精度是一個綜合指标，而不是簡單的平東話均。為了提高高爐熱狀态的預報精度小知，本系統在參數的選取和處理方面(m街物iàn)作了改進(jìn)；為了那工提高實時(shí)性改進(jìn)了推理機的推理算法。

 

2 參數選擇及二次數據處理 麗可

 高爐熱狀态可根據征兆參數和控制參數進(jìn)行綜合熱多判斷。本系統選擇的征兆參數和控制參數有：反映高爐順行狀态醫妹的參數：風壓、壓差、料速、透氣性指數；反映下藍拿部熱狀态的參數：鐵水成(chéng)分、風為上口狀态；反映上部熱狀态的參數：爐頂溫度、爐喉溫度及爐喉CO；控制參數包括風溫姐化、風量、富氧量、噴煤量、焦炭負荷等。 

 二次數據處理主要包括複合參數（透氣性指數、焦炭負荷）計算、參數年件特征值（平均值、變化梯度、标準方差）計算及參數的模糊處理（計算事(在低shì)實的置信度）。參數的特了務征值放入綜合數據庫，供推理使用。 

 征兆參數和控制參數均反映高爐的熱狀态電門，但兩(liǎng)者與高爐熱狀态的影射邏輯物明不同。征兆參數和熱狀态之間的關聯特點是：出現同一種(zhǒng)司南高爐狀态的征兆不一定唯一，反過做媽(guò)來，同一種(zhǒng)征兆所預示的高爐狀态也不一定唯一。樹人即：征兆和狀态之間互為多值函數。控制參數對(duì)話購高爐熱狀态影響的不确定性表現在滞後(hòu)的時(shí)間（不同的爐況玩通條件下，從實施控制調節到(dào)爐況變化的滞後個電(hòu)時(shí)間不同）業湖和影響的效果。由于征兆參數和控制參數對(duì)熱狀态影響的不确定性不嗎多同，所以它們的模糊化要采用不同的方法。對(duì我算)于征兆參數的不确定性及控制參數對(duì)熱狀态影響效果的不業請确定性可利用規則的置信度實現；對小知(duì)于控制參數的時(shí)間滞後(hòu)性，必須在二次數畫舊據處理時(shí)作處理。例如：噴煤對家答(duì)高爐的影響要滞後(hòu)3～5h，家數在對(duì)噴煤量計算特征值時(shí)，要劇行根據實際情況，選擇幾個小時(shí)之前的黑筆噴煤量。 

 此外，高爐征兆參數是高爐在各種(zhǒng)外部因素（控制參數和環月街境參數）綜合影響下高爐内部狀态遷移過(guò遠歌)程的反映。而高爐的控制參數，如風溫、風量、噴煤量、焦炭負荷等，是對(d工姐uì)高爐過(guò)程施加的外部影響，改變了高爐質量平衡、能還物(néng)量平衡或傳輸條件，必定會笑吧(huì)對(duì)高爐熱狀态産生某種(zhǒ明紅ng)影響。例如風溫的提高，必然提輛靜高理論燃燒溫度，從而使爐缸溫度提高，即爐有廠溫提高。由于征兆參數和控制參數與熱狀态關系的不同，在推理過(g年商uò)程中，征兆參數和控制參數應分别推理，再加權平均得答匠出最後(hòu)的結果。這(zhè)秒術些改進(jìn)，切合高爐冶煉過(guò)程的特殊性也術，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，知識庫主要由高爐專家的經(jīng)驗構成懂秒(chéng)，這(zhè)些厭銀經(jīng)驗知識多屬因果性判斷，适合用産生式規則表達一書，即以“IF 前提THEN&nb件妹sp;結論”的形式表達知識。知識庫分為事(shì)實庫和規則人輛庫，事(shì)實庫用來存放規則中所涉及的事(shì)實。事(shì白黃)實庫的結構為：事(shì)實号、事(shì)實描述、事(s開山hì)實主題、事(shì)實置信度等。規則庫用于弟爸儲存專家的經(jīng)驗知識，其結構為：規則号、前提舞道運算符、前提、前提對(duì)結論影響方向(xiàng)、結論紙近、規則置信度。 

 知識庫管理系統主要用于管理知識庫中各表記錄的錄關一入、修改、删除、浏覽等操作，并保證規則庫的一緻性和完整性。&nb個話sp;

 3.2 推理機 

 基于規則的專家系統有三種(zhǒng)推理方村問法：正向(xiàng)推理、反向(x街暗iàng)推理和混合推理。本系統采用反向(xiàng)推理。得船采用模糊集論進(jìn)行模糊推理，在推理過(guò)程中，當某一事(sh師市ì)實的置信度大于規定的阈值(根據各高爐的實際情況而定)時(shí鐵數)，認為此事(shì)實成(chéng)立；否則，認為事(男吧shì)實不成(chéng)立。

 由于高爐專家系統是實時(shí)控制系統，也答物是冶金企業專家系統的一個子系統，推理機的效率是非常重要的。為了提高推理她在效率，本系統在推理算法上做了改進(jìn)。專家系統中知識庫和推理男黃機的分離是專家系統的重要特征，但此特性影響了專家系統的實時(shí)章大性。本系統根據高爐專家系統中規則變化頻率較低的特點，在規則保持不變的時(s員畫hí)間段内，動态地將(jiāng)鄉現知識庫和推理機融合在一起(qǐ)，減少了推理時(shí)間。知識庫和推理機的動得事态融合在形式上與神經(jīng)網絡相似，卻克服了神經(jīng)網絡不可解釋歌家的弊端。具體方法是：當系統剛剛啟動或知識庫修西她改後(hòu)首次推理時(shí)，推理機按照給定麗下的推理目标反向(xiàng)推理，從知識庫中搜索匹配的規則，形成(c謝綠héng)推理樹，最終計算出結論的置信度。第一次推理完成(chéng)後(她著hòu)，推理樹結構一直不删除，從而使女事以後(hòu)的推理過(guò)程無需再匹配規則，而直接根據已知事(shì懂森)實，按照此推理樹向(xiàng)上推理影討，計算結論的置信度。通過(guò)這(zhè)一改進兒笑(jìn)，大大提高了推理機的效率，提高了系統的實時(shí錢通)性。 

 

 4 系統運行結果 

 根據本系統知識庫的特點，在Wi在熱ndows98環境下，利用Access建立知識庫，站購推理機利用VB6.0和SQL（Structur從腦ed query language）相結合設計實現。&nb得時sp;

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

 

 5 結&n鐘廠bsp;論 

 5.1 高爐熱狀态預報系統根據高爐征兆參身多數與控制參數的不同特點，采取了不同的模糊化方法，并友費在它們分别預報熱狀态後(hòu)，加城鐘權平均得出最後(hòu)的預報結果，此方法提高了預報精度。&n但數bsp;

 5.2 改進(jìn)了推理算法，在知識庫保持不變的時(好制shí)間段内，動态地融合了推理機與知識庫，也慢提高了推理效率，增強了系統的實時(shí)性。&nb喝業sp;

 5.3 高爐房如熱狀态預報系統建立後(hòu)，利用某煉鐵廠高爐實際生産數據檢驗，證明此系統具拍妹有一定準确度，設計方法是合理的。（本文來源：中國(guó)自動化網）

 

 

 

 

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高爐爐底溫度急劇升高護爐實踐

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