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基于操作模式匹配的铜闪速熔炼过程关键工艺指标预测

作　者: 夏巨龙
导　师: 谢永芳
学　校: 中南大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 操作模式匹配铜闪速熔炼测地线距离投影寻踪加速遗传算法
分类号: TF811
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

摘要：闪速熔炼是铜冶金的主要工艺方法,衡量熔炼过程综合工况的关键工艺指标人工检测滞后,不能实时反映工况水平。熔炼过程积累了大量反映工况信息的生产运行数据,与当前工况相似的数据更能反映当前工况运行规律。为此,研究铜闪速熔炼过程操作模式匹配的冰铜温度、冰铜品位和渣中铁硅比三大关键工艺指标预测方法,实现对熔炼工况的实时监测。论文在分析铜闪速熔炼工艺流程和影响熔炼工况主要因素的基础上,构建了基于操作模式匹配的关键工艺指标预测模型总体框架,论文的研究内容和主要创新点如下：(1)针对操作模式库庞大引起相似操作模式检索速度慢和精度不高的问题,提出了铜闪速熔炼过程操作模式两级匹配方法。综合考虑样本数据的空间结构,利用概率密度逼近准则选择最优属性,用信息熵度量属性重要性,快速排除不满足工况要求的模式,获取粗选操作模式集,再利用测地线距离作为二级匹配的相似性度量,获取相似操作模式集,在保证匹配精度的前提下,有效提高了匹配速度。(2)针对关键工艺指标检测滞后和熔炼过程数据量庞大引起样本选择困难的问题,提出了铜闪速熔炼过程关键工艺指标预测方法。通过模式匹配技术获取相似操作模式,借助投影寻踪回归思想,建立了基于投影寻踪回归的关键工艺指标预测模型,利用加速遗传算法进行预测模型投影方向的优化和更新,有效提高了关键工艺指标的预测精度。(3)结合某冶炼厂铜闪速熔炼实际生产过程,利用本文的研究成果,开发了基于操作模式的铜闪速熔炼过程监控系统。实际生产运行结果验证了所提方法的有效性和可行性。图25幅,表5个,参考文献71篇。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
1 绪论  9-19
  1.1 课题背景及意义  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-16
    1.2.1 相似性度量方法的研究现状  11-13
    1.2.2 操作模式匹配的研究现状  13-14
    1.2.3 工艺指标预测的研究现状  14-16
  1.3 研究内容和结构安排  16-19
2 铜闪速熔炼过程分析及关键工艺指标预测模型总体框架  19-28
  2.1 铜闪速熔炼过程分析  19-22
    2.1.1 奥托昆普闪速熔炼工艺  19-21
    2.1.2 熔炼过程主要的化学反应  21-22
  2.2 铜闪速熔炼过程工况影响因素分析  22-23
  2.3 铜闪速熔炼过程操作模式描述  23-24
  2.4 基于操作模式匹配的关键工艺指标预测模型总体框架  24-27
  2.5 本章小结  27-28
3 铜闪速熔炼过程操作模式匹配策略  28-45
  3.1 概率密度函数估计  28-31
    3.1.1 非参数概率密度估计  28-30
    3.1.2 Parzen窗概率密度估计  30-31
    3.1.3 Gaussian窗函数的Parzen密度估计  31
  3.2 基于概率密度逼近的最优属性选择  31-34
    3.2.1 概率密度逼近准则  31-32
    3.2.2 概率密度逼近度量计算  32-34
  3.3 基于信息熵属性重要度的相似性度量方法  34-39
    3.3.1 基于信息熵属性重要性度量  34-35
    3.3.2 模式相似性度量方法  35-39
  3.4 铜闪速熔炼过程操作模式两级匹配  39-41
  3.5 仿真与实例应用分析  41-44
    3.5.1 UCI数据集应用仿真及分析  41-42
    3.5.2 铜闪速熔炼过程数据应用仿真及分析  42-44
  3.6 本章小结  44-45
4 基于投影寻踪回归的关键工艺指标预测  45-57
  4.1 投影寻踪回归模型  45-47
  4.2 基于实数编码的加速遗传算法  47-51
  4.3 铜闪速熔炼过程三大工艺指标预测建模  51-53
  4.4 仿真与实例应用分析  53-56
    4.4.1 UCI数据集应用仿真及分析  53-54
    4.4.2 铜闪速熔炼过程数据应用仿真及分析  54-56
  4.5 本章小结  56-57
5 铜闪速熔炼过程监控系统  57-67
  5.1 系统架构及实施步骤  57-59
    5.1.1 系统基本架构  57-58
    5.1.2 系统实施步骤  58-59
  5.2 功能设计  59-64
    5.2.1 系统结构设计  59-60
    5.2.2 软件功能设计  60-64
  5.3 工业应用  64-66
  5.4 本章小结  66-67
6 结论与展望  67-69
  6.1 结论  67-68
  6.2 展望  68-69
参考文献  69-74
攻读硕士学位期间主要的研究成果  74-75
致谢  75

基于操作模式匹配的铜闪速熔炼过程关键工艺指标预测

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