烧结矿化学成分预报模型与控制指导专家系统的研究与开发

论文摘要

烧结矿是我国高炉炼铁的主要含铁炉料,烧结矿化学成分的稳定直接影响烧结矿质量和高炉生产操作的稳定。由于我国烧结生产原料来源广、品种复杂、化学成分波动大,烧结矿化学成分的稳定控制显得更为重要。烧结矿化学成分主要受原料影响,而从原料下料到获得烧结矿化学成分检测值需要较长时间；而且烧结矿化学之间具有高相关性,其稳定控制非常复杂。采用提前预报与专家系统相结合的方式实现烧结矿化学成分的控制指导可以有效解决烧结矿化学成分的控制问题。本研究分别建立了用于预报烧结矿化学成分的灰色GM（1,1）模型、BP神经网络模型和灰色神经网络模型。灰色GM（1,1）模型具有建模样本少的特点；BP神经网络预报模型预报命中率高,模型自适应性好,但需要建模需要大量数据样本；灰色神经网络模型综合了前两者的优点,建模样本较少,模型预报准确度高,模型自适应性好。根据烧结矿化学成分的特点,本文提出采用灰色预测和灰色神经网络相结合的预测方法,当生产数据样本较少时,采用灰色预测方法,其预报命中率达到85%以上；当生产数据样本大时,采用灰色神经网络组合预测方法,其预报命中率达到92%以上。根据我国烧结厂原料结构的特点,结合烧结理论和生产实践情况及已有的专家知识和生产经验,构建了多库结构的烧结矿化学成分控制指导专家系统。专家系统由基于数据库技术的知识库和正向推理机组成。并将原料结构分为两大类和八个子类,分别构建了各子类的知识库,使得不同厂家在不同时期内可根据其生产条件的特点,选择合适的知识库类型,增强了烧结矿化学成分控制专家系统的通用性。采用VC++6.0与Matlab混合编程的方式,结合数据库技术,开发了烧结矿化学成分预报与控制指导专家系统通用软件,包括预报模型、专家系统和系统应用。软件实用性和通用性强,界面友好,操作简单。用户可根据生产实际情况调用适宜的模型类,加载对应的知识库,连接数据采集接口,即可实现烧结矿化学成分的预报及控制。系统预报准确度高,专家系统控制指导率高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 钢铁工业发展现状
• 1.1.1 世界钢铁工业的发展
• 1.1.2 我国钢铁工业的发展
• 1.2 铁矿石烧结工业发展现状
• 1.2.1 世界铁矿石烧结工业发展与现状
• 1.2.2 我国铁矿石烧结工业的发展与现状
• 1.3 数学模型与专家系统在铁矿石烧结生产的研究与应用现状
• 1.3.1 数学模型在铁矿石烧结生产的研究与应用现状
• 1.3.2 专家系统在铁矿石烧结生产中的研究与应用现状
• 1.4 烧结矿化学成分控制的现状
• 1.5 论文的提出
• 第二章 烧结矿化学成分预报模型的建立
• 2.1 数据处理
• 2.1.1 数据平滑处理
• 2.1.2 样本数据的获取及生成
• 2.1.3 预报评估方法的确定
• 2.2 灰色GM（1,1）预测模型
• 2.2.1 灰色系统理论概述
• 2.2.2 灰色系统理论数据处理的基本方法
• 2.2.3 灰色GM（1,1）预测模型
• 2.2.4 烧结矿化学成分GM（1,1）预报模型
• 2.3 人工神经网络模型
• 2.3.1 BP神经网络模型原理
• 2.3.2 烧结矿化学成分BP网络预测模型
• 2.4 灰色神经网络模型
• 2.4.1 灰色神经网络模型原理
• 2.4.2 灰色神经网络预报模型建模步骤
• 2.4.3 模型验证及分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 多库结构专家系统的设计
• 3.1 专家系统的组成
• 3.2 知识库的设计
• 3.2.1 知识获取方法
• 3.2.2 知识表示方式
• 3.2.3 知识组织方式
• 3.2.4 知识库的结构
• 3.3 推理机的选择
• 3.4 本章小结
• 第四章 软件的开发及实现
• 4.1 软件开发
• 4.1.1 软件开发原则
• 4.1.2 面向对象的程序设计方法
• 4.1.3 开发工具的选择
• 4.1.4 数据库系统平台的选择
• 4.1.5 画图工具选择
• 4.1.6 软件的核心编程技术
• 4.2 系统的结构设计
• 4.3 软件的组成及功能
• 4.3.1 系统主界面操作
• 4.3.2 其他功能
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要成果
• 一、参与的主要科研项目情况
• 二、发表论文情况