基于ANN的攀钢转炉炼钢终点控制模型

论文摘要

对转炉炼钢终点进行准确预测,从而推动炼钢工艺参数的优化控制是合理组织生产、提高钢水质量和降低炼钢成本的重要前提。攀钢现有3座老转炉建于上世纪70年代初,装备水平较落后,命中率较低,因此静态控制模型的建立及实用化是其当前迫切的技术改造方向。本课题针对攀钢老转炉的现状,完成了攀钢转炉炼钢终点控制的静态模型研究,该静态模型包含预测功能模块、控制优化模块和Web用户页面。在该课题中,我们首先用BP神经网络建立了静态预测模型,并对C含量小于等于0.06的1500条历史数据和C含量为0.06～0.29的2000条历史数据,进行了预测演示。对C含量小于等于0.06的历史数据而言,C、T双输出模型在预测精度为C含量:±0.01%,温度为:±15℃的条件下,C含量的拟合百分比为72.02%,温度拟合百分比为61.87%;对C含量为0.06～0.12的历史数据而言,C、T双输出模型在预测精度为C含量:±0.02%,温度为:±15℃的条件下,C含量的拟合百分比为77%,温度拟合百分比为61.53%;对C含量为0.12～0.29的历史数据而言,C、T双输出模型在预测精度为C含量:±0.03%,温度为:±15℃的条件下,C含量的拟合百分比为79.21%,温度拟合百分比为58.13%;对温度单模型而言,在预测精度为±15℃的条件下,温度拟合百分比为80.1%。最后,在转炉炼钢终点预测模型基础上,进一步研究了转炉炼钢终点优化控制功能模块。在已知入半钢质量、入炉C含量、入炉S含量、入炉温度、废钢、白灰、高镁石灰、复合渣的条件下,以一次拉碳时刻的输出C含量和一次拉碳时刻的输出温度为优化目标,运用该功能模块得到了增碳剂、污泥球和氧气三个优化工艺参数。在控制优化模块中,我们启用多个高效率的“坐标轮换搜索法”,在1分钟内完成寻优过程,充分合乎工业生产的需要。离线运行表明,对C含量小于等于0.06的目标输出C,在C、T双输出模型中,C含量的拟合百分比为70.2%,温度拟合百分比为61%;对C含量为0.06～0.12的目标输出C,在C、T双输出模型中,C含量的拟合百分比为74.43%,温度命中率为60.7%;C含量为0.12～0.29的目标输出C,C含量的拟合百分比为76.12%,温度拟合百分比为57.8%;在单模型中,对目标输出温度而言,温度拟合百分比为80.02%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 转炉炼钢简介
• 1.2 转炉炼钢终点控制方法
• 1.2.1 终点控制数学模型
• 1.2.2 转炉炼钢静态模型与动态模型的比较
• 1.2.3 转炉炼钢静态控制模型的应用与发展
• 1.3 研究方案
• 1.3.1 选题主要内容
• 1.3.2 论文的组织安排
• 第二章 基于 ANN 的攀钢转炉炼钢终点控制模型的预测功能模块
• 2.1 预测功能模块简介
• 2.1.1 数据分析
• 2.1.1.1 数据主要成分分析
• 2.1.1.2 异常数据剔除
• 2.1.2 预测模型建立
• 2.1.2.1 人工神经网络的特点
• 2.1.2.2 BP 算法简介
• 2.1.2.3 预测模型结构
• 2.1.2.4 转炉终点预测神经网络模型的运行机理
• 2.1.2.5 转炉终点预测神经网络模型的具体实现
• 第三章 基于 ANN 的攀钢转炉炼钢终点控制模型的控制功能模块
• 3.1 控制功能模块简介
• 3.1.1 数学建模方法
• 3.1.2 对模型的基本要求
• 3.1.3 模型预报性能的评价
• 3.1.4 基于静态模型的优化算法研究
• 3.1.5 转炉终点优化控制功能模块中的优化变量
• 3.1.6 寻优过程
• 3.1.6.1 确定寻优变量
• 3.1.6.2 确定寻优方法
• 3.1.6.3 “坐标轮换搜索法”
• 3.1.6.4 一维二分搜索法
• 第四章 基于 ANN 的攀钢转炉炼钢终点控制模型的用户功能模块
• 4.1 用户功能模块功能简介
• 4.2 Web 方式
• 4.3 模块实现流程
• 4.4 核心函数介绍
• 第五章 基于 ANN 的攀钢转炉炼钢终点控制模型的离线测试情况
• 5.1 预测功能模块预测演示
• 5.2 预测功能模块离线预测检验
• 5.3 分析及展望
• 致谢
• 参考文献