基于改进鲸鱼优化算法的蓄热式熔铝炉参数优化设定方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110030843A(43)申请公布日2019.07.19(21)申请号201910292290.4(22)申请日2019.04.12(71)申请人广西大学地址530004广西壮族自治区南宁市西乡塘区大学东路100号申请人广西南南铝加工有限公司(72)发明人黄清宝黄川韦云松周雄斌徐辰华雷思宁李俊兴(74)专利代理机构广西南宁公平知识产权代理有限公司45104代理人杨立华(51)Int.Cl.F27D19/00(2006.01)G06N3/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称基于改进鲸鱼优化算法的蓄热式熔铝炉参数优化设定方法(57)摘要本发明公开了一种基于改进鲸鱼优化算法的蓄热式熔铝炉参数优化设定方法，其包括如下步骤：步骤一，现场采集若干组原始数据；步骤二，对步骤一中采集到的原始数据进行预处理，包括剔除异常数据、降低噪声、归一化处理，以得到正常数据；步骤三，对步骤二中处理得到的正常数据，采用极限学习机进行炉温建模，得到蓄热式熔铝炉铝熔炼过程中炉温的非线性模型；步骤四，对于步骤三所建立的铝熔炼过程中炉温的非线性模型，对炉温进行分段，使用改进的鲸鱼优化算法对每一段温度的参数进行优化，得到每一段的一组优化后的工况参数；步骤五，对步骤四得到的优化参数进行差分进化微调，如果求得适应度更好的优化参数，则替换当前参数，否则保留。CN110030843ACN110030843A权利要求书1/1页1.基于改进鲸鱼优化算法的蓄热式熔铝炉参数优化设定方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：从工厂现场的设备上采集若干组原始数据，其中每一组原始数据包括铝熔炼过程中的炉膛温度、每个排烟口的排烟温度和每个烧嘴的助燃空气流量、天然气流量、助燃空气阀门开度、天然气阀门开度和助燃空气温度这些参数的现场检测数据，原始数据均从现场设备上所安装的传感器采集，并且在监控组态WINCC上显示、保存和归档；步骤二：对在工厂采集到的数据进行预处理，预处理分为异常数据剔除、数据降噪和归一化，所有的数据预处理都使用Matlab编程实现；步骤三：对步骤二中处理得到的正常数据，采用极限学习机对蓄热式熔铝炉的炉温进行建模，得到蓄热式熔铝炉铝熔炼过程炉温的非线性模型；步骤四：根据步骤三所建立的蓄热式熔铝炉铝熔炼过程炉温的非线性模型，对炉温进行分段，采用改进的鲸鱼优化算法对每一段温度的参数进行优化，得到每一段的一组优化后的工况参数。2.根据权利要求1所述的基于改进鲸鱼优化算法的蓄热式熔铝炉参数优化设定方法，其特征在于，所述步骤二中，采用莱因达准则对异常数据进行剔除，采用滑动平均法来进行数据的降噪处理，归一化处理剔除异常数据和降低噪声后的数据。3.根据权利要求1所述的基于改进鲸鱼优化算法的蓄热式熔铝炉参数优化设定方法，其特征在于，所述步骤三中，采用十折交叉验证法确定极限学习机隐藏节点的个数。4.根据权利要求1所述的基于改进鲸鱼优化算法的蓄热式熔铝炉参数优化设定方法，其特征在于，所述步骤四中，采用改进的鲸鱼优化算法，改进了鲸鱼优化算法控制参数a的计算方法、局部搜索更新X(t+1)和权重ω(t)的方法，其具体改进如下：式中，a表示迭代过程中从2减少到0的向量，t表示当前迭代次数，tMaxIter表示最大迭代次数，X(t+1)表示攻击猎物的数学模型，X*(t)表示当前最优个体的位置向量，ω(t)表示权重，A表示系数矩阵，D根据鲸鱼最佳鲸鱼位置收缩包围猎物的数学模型，P表示当前概率，P*表示选择包围猎物或者螺旋更新位置的概率，b为用于定义对数螺旋形状的常数，l为[0,1]区间的随机量。5.根据权利要求1所述的基于改进鲸鱼优化算法的蓄热式熔铝炉参数优化设定方法，其特征在于，还包括步骤五：对步骤四得到的优化参数进行差分进化微调，基于当前优化解的交叉、变异，如果求得适应度更好的优化参数，则替换当前参数，否则保留。2CN110030843A说明书1/6页基于改进鲸鱼优化算法的蓄热式熔铝炉参数优化设定方法技术领域[0001]本发明涉及铝熔炼技术领域，特别涉及一种基于改进鲸鱼优化算法的蓄热式熔铝炉参数优化设定方法。背景技术[0002]铝熔炼过程是整个铝合金加工工艺非常关键的一道生成工序，这一工艺直接影响了铝合金产品的质量和性能。蓄热式熔铝炉铝熔炼过程具有时变、强耦合、非线性和大滞后等特点，其中温度是一个大滞后环节，且炉温模型是非线性的，因此对温度的精确控制对蓄热式熔铝炉铝熔炼有着非常重要的作用。蓄热式熔铝炉铝熔炼过程中参数的调节直接影响到炉膛温度的变化、熔炼时间和熔化速度，最终影响到蓄热式熔铝炉铝熔炼炉的整体燃烧效率和铝合金的质量，故对蓄热式熔铝炉铝熔炼过程参数的优化设定具有十分重要的意义，铝熔炼过程中