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铜闪速熔炼过程三大工艺参数预测模型的研究

作　者: 谢明
导　师: 阳春华
学　校: 中南大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 铜闪速熔炼过程 预测 机理模型 神经网络模型 智能集成模型
分类号: TF811
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 115次
引　用: 2次
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内容摘要


在铜闪速熔炼过程中，冰铜品位、渣中铁硅比和冰铜温度这三大工艺参数是铜闪速熔炼过程的综合评价指标，只有稳定这三大工艺参数才能稳定熔炼、吹炼以及硫酸生产。然而铜闪速熔炼过程反应机理复杂，固、液、气三相共存，影响因素多、耦合严重，无法实现三大工艺参数的在线检测。针对铜闪速熔炼过程三大工艺参数在线检测难题，论文在S.R.Brinkley原理和热平衡原理分析的基础上，研究了熔炼过程的独立化学反应、组分间摩尔数关系和铜闪速炉的热收入与热支出，建立了铜闪速熔炼过程三大工艺参数机理预测模型。但由于反应机理的复杂性与建模时的假设和简化，机理预测模型的精度难以满足工业生产的要求。为此，论文基于大量实际工业生产运行数据，建立了以直接影响三大工艺参数的当前状态参数为输入，以三大工艺参数为输出的神经网络预测模型，它能很好地描述训练样本数据之间的关系，但泛化能力不够——当工况不稳定或受干扰时，神经网络模型的预测结果不够理想。对此，论文在充分利用机理预测模型的全局拟合能力和神经网络预测模型的高度非线性映射能力的基础上，引入模糊协调器，将三大工艺参数机理预测模型和神经网络预测模型有机结合，提出了一种智能集成预测模型。工业数据验证表明：所建立的智能集成模型能以较高的精度实现铜闪速熔炼过程三大工艺参数的预测，预测精度满足工业生产要求，能为工业生产过程的优化操作提供重要的参考。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 铜熔炼生产的发展与现状  8
  1.2 铜闪速熔炼的控制现状  8-10
  1.3 预测方法的研究现状  10-11
  1.4 铜闪速熔炼过程三大工艺参数的预测研究现状及意义  11-12
  1.5 论文内容及结构  12-14
第二章 铜闪速熔炼过程分析  14-22
  2.1 铜闪速熔炼过程中的主要化学反应  14-16
  2.2 铜闪速熔炼的机理分析  16-20
  2.3 影响铜闪速熔炼的主要因素  20-21
  2.4 小结  21-22
第三章 三大工艺参数机理预测模型  22-41
  3.1 铜闪速熔炼多相多组分平衡模型的建立  22-31
    3.1.1 多相多组分平衡模型  22-24
    3.1.2 多相多组分平衡方程的解法  24-25
    3.1.3 建立铜闪速熔炼多相多组分平衡模型的基本假设  25-26
    3.1.4 平衡体系中独立组分和从属组分的确定  26-27
    3.1.5 平衡体系方程组的建立  27-29
    3.1.6 平衡体系方程组的求解  29-31
  3.2 基于热平衡的冰铜温度模型  31-33
    3.2.1 热收入计算  31-32
    3.2.2 热支出计算  32-33
  3.3 仿真计算  33-40
    3.3.1 计算所需的热力学数据  33-36
    3.3.2 贵溪冶炼厂闪速熔炼炉的操作条件  36
    3.3.3 仿真结果  36-39
    3.3.4 结果分析  39-40
  3.4 小结  40-41
第四章 三大工艺参数神经网络预测模型  41-53
  4.1 概述  41-42
  4.2 改进的 BP神经网络模型  42-46
    4.2.1 传统的BP算法  42-45
    4.2.2 几种对BP算法的改进  45-46
  4.3 三大工艺参数神经网络预测模型的建立  46-48
    4.3.1 输入、输出层神经元数的确定  46-47
    4.3.2 隐含层数目和隐含层神经元数的确定  47-48
  4.4 仿真计算  48-52
    4.4.1 网络的训练次数  48
    4.4.2 学习样本的确定及获取  48-49
    4.4.3 样本的归一化  49
    4.4.4 对模型的仿真和测试  49-52
    4.4.5 结果分析  52
  4.5 小结  52-53
第五章 基于模糊分类的智能集成预测模型  53-64
  5.1 机理预测模型和神经网络模型存在问题的分析  53
  5.2 铜闪速熔炼过程三大工艺参数智能集成预测模型的依据  53-55
  5.3 基于模糊分类的模糊协调器  55-59
    5.3.1 模糊集  55-56
    5.3.2 模糊分类  56-57
    5.3.3 模糊协调器的设计  57-59
  5.4 智能集成预测模型的仿真结果与分析  59-60
  5.5 预测有效性的评价  60-62
    5.5.1 评价方法  60-62
    5.5.2 评价结果  62
  5.6 小结  62-64
第六章 总结与展望  64-66
  6.1 总结  64-65
  6.2 展望  65-66
参考文献  66-69
附录  69-72
致谢  72-73
攻读学位期间发表的论文及参与的项目  73

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中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 有色金属冶炼 > 重金属冶炼 > 铜
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