预焙铝电解槽电解温度预测模型的研究

论文摘要

在大型预焙铝电解生产过程中,电解温度是影响电解槽电流效率最直接、最重要的因素之一,而电流效率直接影响着节能减排得效果,因此对电解温度建模预测,对推进电解铝行业的节能减排意义重大。由于铝电解槽中熔融态的电解质具有高温、强腐蚀性等特点,采用常规的热电偶测温方法存在设备使用寿命短、不能长期连续测量、使用和维护成本高等问题；改进的动态测温方法测量误差大,且数据滞后,未能在工业现场得以推广应用,因此建立电解温度预测模型对铝电解槽的监控具有重要意义。论文针对此问题,将基于支持向量机的软测量技术引入到铝电解槽电解温度的预测中,以实现铝电解温度的在线检测。论文分析了电解槽工作电压、铝液水平、换极、氟化盐添加、下料、阳极效应等因素对电解温度的影响,确定了电解温度检测模型的输入变量。用支持向量机搭建了铝电解槽电解温度的预测模型,并在Matlab上进行了仿真分析。针对基于支持向量机的电解温度预测模型存在的参数不准确的问题,采用具有搜索寻优的遗传算法对电解温度预测模型进行了优化。仿真结果表明,使用支持向量机可以实现预焙铝电解槽电解温度的在线预测；引入遗传算法,对支持向量机进行优化后,模型的预测精度得到了明显提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 预焙铝电解槽电解温度检测的研究现状
• 1.2.1 测量仪器测量电解温度
• 1.2.2 间接测量电解温度的方法
• 1.3 支持向量机的研究与应用现状
• 1.4 遗传算法的研究及应用现状
• 1.5 论文研究内容及章节安排
• 第二章 铝电解槽工作原理及影响电解温度因素分析
• 2.1 炼铝工艺发展简史
• 2.2 预焙铝电解槽结构及工作原理
• 2.2.1 预焙铝电解槽结构
• 2.2.2 预焙铝电解槽工作原理
• 2.3 电解温度与电流效率的关系
• 2.3.1 电流效率定义
• 2.3.2 电解温度对电流效率的影响
• 2.4 预焙铝电解槽电解温度影响因素分析
• 2.4.1 预焙铝电解槽的温度场
• 2.4.2 预焙铝电解槽电解温度影响因素
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于SVM的铝电解温度预测模型
• 3.1 支持向量机简介
• 3.2 铝电解温度预测模型设计
• 3.2.1 一般模型描述
• 3.2.2 模型设计流程图
• 3.2.3 输入变量选取
• 3.2.4 数据预处理
• 3.2.5 系统总体框架
• 3.2.6 铝电解槽电解温度模型搭建
• 3.3 模型仿真及结果分析
• 3.3.1 模型仿真
• 3.3.2 基于ν-SVR的铝电解槽温度建模与仿真
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于遗传算法的铝电解温度预测模型优化
• 4.1 遗传算法简介
• 4.2 优化模型仿真及实验结果
• 4.2.1 遗传算法优化流程图
• 4.2.2 优化步骤
• 4.2.3 最优参数建模及实验结果
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结及展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果