模型移植及其在浸出过程建模中的应用研究

论文摘要

在工业生产中,当工况发生变化时,原有的过程模型在新工况下将失去其预测性能。而直接重新建模不仅耗费人力、物力且建模时间长,并导致在此期间生产过程的预测与优化控制难以进行,模型移植理论是解决这一问题的有效方法。浸出作为湿法冶金必不可少的工序在湿法冶金生产中具有重要的地位,研究浸出过程建模与校正问题是理论与实际应用的需要。可见,研究模型移植及其在浸出过程建模中的应用具有重要的理论与实际意义。本文首先以钻矿酸性浸出过程为研究背景对浸出过程的工艺流程做了介绍,给出了浸出过程机理模型,通过仿真实验分析了影响浸出率的主要因素。针对湿法冶金浸出过程工况多变的特点,提出了将模型移植技术应用到浸出过程建模中。然后,对模型移植的可行性、相似性分类及几种典型相似性移植策略做了简要介绍。本文针对实际浸出过程中对工况影响较大的重要工艺参数即矿物粒度,高价矿含量,低价矿含量展开基于模型移植的建模与校正方法的研究。针对单一工艺参数的变化,定义浸出过程的家族相似性并设计移植策略,分别建立了新工况下的静态和动态预测模型。仿真结果验证了方法的有效性。针对多个工艺参数的变化,定义浸出过程的包含相似性并设计移植策略,并将基于集成算法(bagging)的神经网络应用于新模型的建立中。仿真结果验证了方法的有效性。最后,本文对上述模型移植方法的在线应用问题进行了研究,并针对缺乏在线检测信息的情况,提出基于数据挖掘的工况识别方法,从而解决模型移植方法的在线应用问题,仿真结果验证了方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 浸出过程建模研究现状
• 1.3 模型移植理论的发展现状
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 浸出过程工艺介绍及分析
• 2.1 浸出过程流程概述
• 2.2 浸出过程动力学研究
• 2.3 钴矿浸出的机理模型
• 2.4 影响钴矿浸出率的因素
• 2.4.1 时间对浸出率的影响
• 2.4.2 温度对浸出过程的影响
• 2.4.3 硫酸流量对浸出过程的影响
• 2.4.4 二氧化硫流量对浸出率的影响
• 2.4.5 矿物的粒度对浸出率的影响
• 2.4.6 矿物成分含量对浸出率的影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 模型移植理论及方法
• 3.1 模型移植的可行性及意义
• 3.2 过程表示方法
• 3.2.1 基于属性的表示方法
• 3.2.2 基于模型的表示方法
• 3.3 过程相似性分类
• 3.3.1 基于属性的相似性分类
• 3.3.2 基于模型的相似性分类
• 3.4 几种典型相似性及移植方法概述
• 3.4.1 比例相似性
• 3.4.2 家族相似性
• 3.4.3 包含相似性
• 3.5 本章小结
• 第4章 家族相似性和包含相似性在浸出过程建模中的应用
• 4.1 浸出过程模型移植的意义及相似性分析
• 4.2 浸出过程中基于家族相似性的模型移植
• 4.2.1 家族相似性移植策略设计
• 4.2.2 BP神经网络
• 4.2.3 仿真结果及分析
• 4.3 浸出过程中基于包含相似性的模型移植
• 4.3.1 包含相似性移植策略设计
• 4.3.2 减聚类算法
• 4.3.3 Bagging算法
• 4.3.4 组合模型及其权重的确定
• 4.3.5 仿真结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 模型移植的在线实现
• 5.1 浸出过程模型移植在线实现的意义
• 5.2 浸出工况的检测
• 5.2.1 检测仪直接检测
• 5.2.2 通过浸出过程状态变量间接检测工况变化
• 5.3 模型移植的在线实现及结果分析
• 5.3.1 基于家族相似性的模型移植在线实现
• 5.3.2 基于包含相似性的模型移植在线实现
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢