一种存在整数规划问题的高炉布料过程布料矩阵的优化方法.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CN107119159A(43)申请公布日2017.09.01(21)申请号201710450210.4(22)申请日2017.06.14(71)申请人内蒙古科技大学地址014010内蒙古自治区包头市昆都仑区阿尔丁大街7号(72)发明人张勇王丽娟刘丕亮孙采鹰周平崔桂梅(74)专利代理机构北京德崇智捷知识产权代理有限公司11467代理人刘小静(51)Int.Cl.C21B5/00(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图3页(54)发明名称一种存在整数规划问题的高炉布料过程布料矩阵的优化方法(57)摘要本发明涉及一种存在整数规划问题的高炉布料过程布料矩阵的优化方法。在以高炉布料过程径向料层厚度分布为优化目标，以布料矩阵为优化操作参数的系统描述中，由于操作变量中溜槽倾角序列和布料圈数序列分属于不同数域，致使高炉布料过程操作变量布料矩阵的优化演化成一种存在整数规划问题的优化问题。在积分约束下,本发明给出了料层径向厚度目标分布的分段函数表达形式，并能够手动调节分布目标。针对分属于不同数域的操作变量的优化，本发明给出了一种基于多模型PSO的高炉布料过程布料矩阵的优化策略。本发明对于推进高炉工业过程自动化的进程，改善面向高性能冶炼的高炉操作，以及更大限度的实现高炉冶炼过程的节能、减排以及性能指标优化具有十分重要的意义。CN107119159ACN107119159A权利要求书1/3页1.一种积分约束下料层径向厚度目标分布的设定方法，其特征在于：焦炭层径向厚度目标分布gc(y)和矿石层径向厚度目标分布go(y)分别由线性分段函数描述如下：并且，所述焦炭层和矿石层的径向厚度目标分布gc(y)和go(y)满足柱形积分约束：co其中，Vt和Vt分别为焦炭层和矿石层的体积，kc和ko分别为焦炭层和矿石层的径向厚度目标分布的手动调节斜率，yct为焦炭层径向厚度目标分布最高点位置的手动调节节点，yot和yol分别为矿石层径向厚度目标分布最高点和最低点位置的手动调节节点，hc和ho为符合积分约束的待估参数。2.一种存在整数规划问题的高炉布料过程布料矩阵的优化方法，以权利要求1所述的料层径向厚度目标分布的设定方法中的gc(y)和go(y)为优化目标，以布料矩阵为优化操作变量，基于多模型粒子群优化方法(PSO)对高炉布料过程的布料矩阵进行优化，具体步骤如下：1)操作变量布料矩阵u中溜槽倾角序列和布料圈数序列分属于不同数域，由此带来整数规划问题，其数学描述为：u＝[α,κ]，Tm×1α＝[α1,…,αm]∈R,αi∈[αmin,αmax]，其中αmin和αmax表示溜槽倾角可调节的边界，m表示最大布料环数，溜槽倾角序列α属于实数域，而布料圈数序列κ属于自然数域；2)根据布料圈数序列κ所遵循的约束确定M个备选布料圈数序列κj所构成的集合：K＝{κ1,κ2,…κM}；3)根据径向厚度目标分布gc(y)或go(y)，定义布料圈数序列κj对应的性能准则函数并采用粒子群优化方法(PSO)确定当前布料圈数序列κj所对应的最优决策在性能准则函数定义中，目标函数g(y)为相应的焦炭层厚度分布目标gc(y)或矿石层厚度分布目标go(y)；4)根据比较布料圈数序列κj的性能指标选择布料圈数序列κ所对应的性能准则函数的最小值根据最小化的性能指标给出相应料层的优化参数变2CN107119159A权利要求书2/3页量α和κ。3.一种存在整数规划问题的高炉布料过程布料矩阵的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：获取高炉布料过程高炉本体参数，并给出操作变量布料矩阵的向量描述：Tm×1α＝[α1,…,αm]∈R,αi∈[αmin,αmax]，(1)u＝[α,κ]，(3)其中αmin和αmax表示溜槽倾角可调节的边界，m表示最大布料环数，溜槽倾角序列α属于实数域，而布料圈数序列κ属于自然数域，u表示布料矩阵；步骤2：获取高炉布料过程料线径向分布γ(y)，即布料过程底部分布形状，其中y表示距离高炉中心的距离；步骤3：根据料批批重和炉料堆密度计算炉料体积Vt其中，f(y,u)表示炉料分布在料线γ(y)的基础上所形成的径向顶部轮廓，由溜槽倾角序列α和布料圈数序列构成κ构成；步骤4：根据高炉布料过程径向底部和顶部的分布形状计算料层厚度分布:h(y,u)＝f(y,u)-γ(y)；(5)步骤5：分别在积分约束下给出了矿层和焦炭层径向厚度目标分布go(y)和gc(y)的分段函数表达形式：其中kc和ko为手动调节斜率，其中yct、yot和yol为手动调节节点，hc和ho为符合积分约束的待估参数；步骤6：根据布料圈数的约束条件公式(2)，确定M个备选布料圈数序列κj所构成的集合：K＝{κ1,κ