發(fā)布時(shí)間：2020-08-18 17:55

【摘要】：轉(zhuǎn)爐煉鋼是鋼鐵工業(yè)的重要生產(chǎn)方法之一,也是我國(guó)最主要的煉鋼生產(chǎn)方法。研究轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)過(guò)程建模和控制問(wèn)題,對(duì)提高生產(chǎn)效率,節(jié)約能源有著十分重要的意義。但是由于煉鋼過(guò)程復(fù)雜,很多反應(yīng)機(jī)理尚不明確或者難以精確描述,現(xiàn)有的方法很難滿(mǎn)足精度要求。隨著自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的自動(dòng)化水平得到了不斷提高。其中案例推理方法是控制轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化生產(chǎn)的重要技術(shù)之一,但在實(shí)際的轉(zhuǎn)爐煉鋼問(wèn)題中,存在著數(shù)據(jù)量大、不確定性等一些問(wèn)題。因此,需要研究更適合于轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過(guò)程建模的案例推理方法,以滿(mǎn)足轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)對(duì)模型的實(shí)際需求。軟計(jì)算是一類(lèi)能夠有效處理不確定或不精確問(wèn)題的計(jì)算方法,有助于解決轉(zhuǎn)爐煉鋼的實(shí)際問(wèn)題。本文將軟計(jì)算技術(shù)結(jié)合到案例推理的案例描述、案例檢索、案例調(diào)整和案例重用等過(guò)程中,以提高模型的精度和性能,并用于解決轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中吹氧量計(jì)算,終點(diǎn)碳含量和溫度預(yù)報(bào)等問(wèn)題。本文主要包括以下內(nèi)容：(1)在案例描述方面,提出基于互信息、粗糙集的屬性約簡(jiǎn)方法和模糊的屬性描述方法。首先,使用互信息和條件互信息對(duì)案例的條件屬性進(jìn)行選擇,在選擇相對(duì)重要的屬性同時(shí),盡量減少條件屬性中的冗余信息；之后,對(duì)確定的條件屬性進(jìn)行模糊化表達(dá)；進(jìn)一步,針對(duì)模糊化后引起的維數(shù)增長(zhǎng)問(wèn)題,引入粗糙集約簡(jiǎn)技術(shù),提取規(guī)則并生成案例,實(shí)現(xiàn)對(duì)案例結(jié)構(gòu)和數(shù)量的簡(jiǎn)約。對(duì)于所提案例描述過(guò)程,使用公用UCI數(shù)據(jù)驗(yàn)證所提方法的有效性,并進(jìn)一步用于對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼兩階段吹氧量的計(jì)算,以提高吹氧量模型的計(jì)算精度。(2)在案例檢索方面,提出基于模糊C均值和儲(chǔ)備池神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的案例檢索方法。針對(duì)案例庫(kù)規(guī)模較大時(shí),造成的案例檢索效率和精度降低問(wèn)題,首先采用模糊C均值技術(shù)對(duì)案例庫(kù)進(jìn)行聚類(lèi),將案例庫(kù)劃分為若干個(gè)子空間,使得案例庫(kù)中每個(gè)案例被分配某個(gè)類(lèi)別標(biāo)簽；然后使用儲(chǔ)備池神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立各子空間的分類(lèi)模型,并在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生不固定類(lèi)。在案例檢索時(shí),使用儲(chǔ)備池模型為新案例選擇檢索子空間,為了提高檢索精度,采用基于梯度下降技術(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法確定各個(gè)屬性的權(quán)值。使用公用UCI數(shù)據(jù)驗(yàn)證所提方法的有效性,并進(jìn)一步用于對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)溫度的預(yù)報(bào),以提高預(yù)報(bào)模型的精度。(3)在案例調(diào)整和重用方面,提出基于支持向量機(jī)的案例調(diào)整策略和基于混合專(zhuān)家系統(tǒng)的案例重用過(guò)程。在案例調(diào)整時(shí),著重考慮案例條件屬性差異與解屬性差異之間的關(guān)系,利用支持向量機(jī)的非線性學(xué)習(xí)能力,建立偏差估計(jì)模型,并利用該模型,根據(jù)當(dāng)前案例與最相似案例間的偏差,求解新案例的解。此外,為了深度挖掘相似案例中的有用知識(shí),使用混合專(zhuān)家系統(tǒng)建立相似案例條件屬性與解屬性間的直接關(guān)系,基于該重用模型,直接計(jì)算當(dāng)前問(wèn)題的解。將所提方法用于轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中的爐次吹氧量計(jì)算和終點(diǎn)碳含量預(yù)報(bào),用以提升模型效果,以及驗(yàn)證方法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TF345;TP18
【圖文】：

耗少、生產(chǎn)成本低，因此迅速發(fā)展成為最主要的煉鋼方法。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的轉(zhuǎn)爐本體示’逡逑意圖如圖１．１所示Ｕ１。從圖中可看出，轉(zhuǎn)爐主要由氧槍和爐體兩部分構(gòu)成。爐體是主逡逑要的物理化學(xué)反應(yīng)容器，主要由耐火材料構(gòu)成，耐火材料具有抵抗高溫及在高溫下能夠逡逑抵抗所產(chǎn)生的物理化學(xué)反應(yīng)的作用。氧槍也是由耐火材料制成，具有抗壓抗腐蝕的能力，逡逑一般的氧槍需要定期更換，保證生產(chǎn)安全。轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)是一個(gè)周期的生產(chǎn)過(guò)程，其逡逑過(guò)程包括裝料、吹煉、出鋼、瓣渣護(hù)爐和倒渣等幾個(gè)階段。一爐鋼的生產(chǎn)周期自上一爐逡逑的倒渣完成開(kāi)始，到本爐的倒渣結(jié)束為止。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的冶煉周期為３０分鐘左逡逑右，其中吹氧時(shí)間通常為１２￣１８分鐘［８－９３。逡逑吹煉前，先將爐體向出鋼曰的反向搖轉(zhuǎn)，兌入一定量的廢鋼和鐵水，鐵水需要預(yù)先逡逑經(jīng)過(guò)脫硫處理，并且達(dá)到一定的溫度要求，一般為１３５０攝氏度左右。然后將爐體搖到逡逑垂直方向

負(fù)大、負(fù)小、零、正小、正大，簡(jiǎn)寫(xiě)對(duì)應(yīng)為邋ＮＢ（ＮｅｇａｔｉｖｅＢｉｇ）、ＮＳ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ邋Ｓｍａｌｌ）、ＺＥ（Ｚｅｒｏ）、逡逑ＰＳ（Ｐｏｓ扣ｖｅＢｉｇ）和ＰＢ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＢｉｇ）。隸屬函數(shù)可Ｗ表示為多種形式，如梯形的、高斯的逡逑和一般的鐘形等。其中，Ｈ角形隸屬函數(shù)是最常用的，如圖２．２所示。逡逑負(fù)大巧小邋０邋正小邋正大逡逑巧邐０邐正逡逑圖２．２模糊隸屬函數(shù)逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｆｕｚｚｙ邋ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ邋ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ逡逑傳統(tǒng)的案例描述方法中，其屬性值通常是確定性的，然而在很多實(shí)際問(wèn)題中，很難逡逑用一個(gè)精確的值描述案例的某個(gè)屬性。將模糊理論引入案例的描述過(guò)程，可提高案}0逡逑描述過(guò)程的靈活性［１１５］，可將案例描述為實(shí)數(shù)、語(yǔ)義項(xiàng)、模糊數(shù)和模糊對(duì)象等多種形式。逡逑同時(shí)，采用模糊描述的案例屬性能夠系統(tǒng)地姐織為模糊類(lèi)或模糊粒，案例的概念重疊分逡逑類(lèi)的組織方式將各屬性描述為清晰和模糊的混合方式，案例的檢索過(guò)程也隨之按照分類(lèi)逡逑和相似度計(jì)算的形式實(shí)施。模糊概念的使用可｛＾很大程度上改善案例知識(shí)表達(dá)的靈活性逡逑和表現(xiàn)性。逡逑２．邋３案例描述過(guò)程逡逑在本文的研究中，綜合使用互信息技術(shù)、模糊和粗趟集方法實(shí)現(xiàn)對(duì)案例的描述。首逡逑先，使用基于互信息和條件互信息的變量選d欠椒�，选择乎r實(shí)奶跫糶裕蝗緩�，对属辶x閑越心：枋

本文編號(hào)：2796542