基于变精度粗糙集的链箅机—回转窑球团矿专家系统的开发

论文摘要

链箅机—回转窑球团工艺是一种新型的球团矿生产工艺,一经问世就得到了世界各国钢铁企业的重视。现代球团矿烧结过程非常复杂,有热辐射、热传导,也有热对流,各工艺参数和操作参数之间相互耦合,并具有许多不确定因素,如压力、燃烧热值的波动等,这就使得生产过程具有大滞后性、时变性和强耦合性。目前大多数生产厂家还处于手动操作状态,工人凭借经验去操作,具有很大的不确定性。一旦生球质量、料层厚度或各段温度发生变化,如果不能及时调整某些工艺、操作参数,就会影响成品球团矿的质量,而且还关系到设备的可靠运转。针对以上情况,本文设计了基于变精度粗糙集VPRS (Variable Precision Rough Set)的链箅机—回转窑球团矿专家系统,以减少控制过程中的人为因素,提高成品球团矿质量。由于链箅机—回转窑球团矿生产过程涉及到很多参数,数据量庞大,本文采用基于变精度粗糙集理论的数据挖掘技术,找到可在线测量参数与球团矿质量之间的关系,在一定程度上解决了专家系统知识获取的“瓶颈”问题。本文首先介绍链箅机—回转窑球团矿生产的工艺和专家系统的基本结构,然后在学习粗糙集理论的基础上,深入研究变精度粗糙集理论。变精度粗糙集模型是在标准粗糙集模型中引入了正确分类率β,放松了对标准粗糙集模型近似边界的严格要求,增强了粗糙集模型的抗干扰能力和对新数据的预测能力。因此,本文提出—种基于β近似集、条件属性核和互信息属性重要度的决策表简化方法,应用MATLAB编程实现；在此基础上,利用基于变精度粗糙集理论的数据挖掘技术,对链箅机—回转窑生产过程数据进行处理,找出生产过程中影响球团矿质量的关键因素,并由此得出产生式规则；基于这些规则,利用Access数据库,以Visual Basic作为开发平台,构建链箅机—回转窑生产过程控制专家系统,该系统具有球团矿质量预测、控制决策和质量评估三重功能；最后,对此专家系统进行了测试,测试结果表明此系统是有效的,对于改善球团矿质量,提高企业效益有很好的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的历史背景及意义
• 1.2 链箅机—回转窑研究现状及发展动态
• 1.3 基于粗糙集理论的数据挖掘
• 1.3.1 粗糙集
• 1.3.2 基于粗糙集理论的数据挖掘
• 1.4 专家系统的发展与研究现状
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 链箅机—回转窑球团矿工艺
• 2.1 链箅机—回转窑工艺流程
• 2.1.1 铁精矿的配料、干燥与辊磨系统
• 2.1.2 混合、造球与布料系统
• 2.1.3 生球的干燥与预热系统
• 2.1.4 氧化焙烧系统
• 2.1.5 成品球团矿冷却系统
• 2.2 球团矿的质量指标与检验标准
• 2.2.1 物理性能指标
• 2.2.2 冶金性能指标
• 2.3 本章小结
• 第3章 专家系统的基本理论
• 3.1 专家系统的类型与特点
• 3.1.1 专家系统的类型
• 3.1.2 专家系统的一般特点
• 3.2 专家系统的组成与结构
• 3.3 专家系统的知识表示
• 3.4 专家系统的推理机制
• 3.4.1 推理方法
• 3.4.2 控制策略
• 3.5 专家系统的解释机制
• 3.6 一般专家系统存在的问题
• 3.7 本章小结
• 第4章 基于变精度粗糙集理论的数据挖掘
• 4.1 数据挖掘与粗糙集
• 4.1.1 数据挖掘
• 4.1.2 数据挖掘与粗糙集
• 4.2 标准粗糙集模型
• 4.3 变精度粗糙集模型
• 4.3.1 变精度粗糙集的β近似集
• 4.3.2 正确分类率、分类质量
• 4.3.3 基于互信息的属性重要度
• 4.3.4 变精度粗糙集理论的特点
• 4.4 变精度粗糙集属性约简
• 4.4.1 变精度粗糙集属性约简的启发式算法
• 4.4.2 变精度粗糙集属性约简启发式算法的函数
• 4.5 算例分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 链箅机—回转窑球团矿生产过程的数据挖掘
• 5.1 数据的预处理
• 5.1.1 数据的采集
• 5.1.2 属性的选择
• 5.1.3 噪声数据的处理
• 5.1.4 可测参数与成品球质量之间的时序关系
• 5.1.5 属性的离散化
• 5.2 初始决策表的形成
• 5.3 决策表的一致性分析
• 5.4 变精度粗糙集属性约简算法
• 5.5 本章小结
• 第6章 链算机—回转窑球团矿专家系统的设计与实现
• 6.1 链箅机—回转窑球团矿专家系统的结构设计
• 6.2 链箅机—回转窑球团矿专家系统的具体实现
• 6.2.1 链箅机—回转窑球团矿专家系统的开发环境
• 6.2.2 知识库的设计与实现
• 6.2.3 推理机的设计
• 6.2.4 解释机制的设计
• 6.2.5 链箅机—回转窑球团矿专家系统主要界面的设计与实现
• 6.3 链箅机—回转窑球团矿专家系统测试
• 6.4 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢