氧化铝生料浆配料专家系统设计

论文摘要

铝工业对科技、经济、国防和人民生活具有极其重要的意义,氧化铝是电解铝的主要原料。针对我国铝土矿的特点,氧化铝的生产工艺主要采用的是烧结法和混联法。而生料浆配料作为烧结法氧化铝生产的第一道工序,配制的生料浆指标的好坏不仅直接关系到熟料的质量,而且对整个系统的碱平衡和水平衡具有极大的影响。由于烧结法氧化铝生料浆配料过程是一个具有强耦合、纯滞后和显著不确定性的复杂工业过程,基于数学模型的传统的方法难以实施控制。故本文基于烧结法氧化铝生料浆配料机理和长期积累的专家经验知识,设计了适用于生料浆配料生产特点的基于生料浆质量预测模型的配料专家系统。本文以中铝集团山西分公司氧化铝生产过程为背景。首先,在分析氧化铝配料过程的基础上,确定了影响生料浆质量的主要因素,提出了先建立硅渣成分含量预测模型,然后再建立了生料浆质量预测模型。在此研究基础上,根据配料机理与长期生料浆配料生产总结的专家经验知识,结合产生式系统的知识表示方法,采用基于巴科斯范式(BNF)的知识表示形式,设计了专家知识库。针对配料知识的特点,依照知识的BNF形式,推理机采用启发式搜索和前向推理有机结合的方式实现生料浆配料专家系统的配比计算。然后,用Matlab软件对所设计的生料浆配料专家系统控制效果进行仿真。系统仿真结果表明,基于质量预测模型的生料浆配料专家系统配比计算速度快、配料合格率高,在烧结法氧化铝生产中有很强的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 山西分公司生料浆配料过程现状和存在的问题
• 1.3 论文的主要内容
• 第二章 烧结法氧化铝生料浆配料过程简介
• 2.1 配料工艺流程
• 2.2 山西分公司现用工艺流程简述
• 2.3 配料过程控制指标
• 第三章 生料浆质量预测模型的建立
• 3.1 影响生料浆质量的因素分析
• 3.2 硅渣含量预测模型的建立
• 3.2.1 硅渣中各成分间相互影响度的确立
• 3.2.2 人工神经网络概述
• 3.2.3 RBF神经网络结构
• 3.2.4 硅渣成分RBF预测模型的建立
• 3.3 生料浆质量预测模型的建立
• 3.3.1 生料浆配料机理模型
• 3.3.2 灰色理论及模型
• 第四章 生料浆配料专家系统方案设计
• 4.1 配料专家系统总体设计方案
• 4.1.1 专家系统总体结构
• 4.1.2 专家系统的组成
• 4.1.3 专家系统的特点
• 4.2 配料知识库设计
• 4.2.1 知识获取
• 4.2.2 配料事实知识抽取
• 4.2.3 配料规则知识抽取
• 4.2.4 配料知识表示方法
• 4.2.5 配料知识库设计
• 4.3 配料专家推理机设计
• 4.3.1 推理的概念及其分类
• 4.3.2 启发式搜索
• 4.3.3 正向推理
• 4.3.4 推理冲突消解
• 4.4 仿真结果及分析
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 （攻读学位期间发表论文）