烧结生产过程控制专家系统课件.ppt
《烧结生产过程控制专家系统课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《烧结生产过程控制专家系统课件.ppt(23页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、一、前言在烧结生产过程系统中,存在复杂的物理化学变化,既有燃料的燃烧,热量的传质传导,碳酸钙等新相的生成及再结晶长大,各种杆榄石(铁杆榄石,钙铁杆榄石等)的生成,既有固相反应,又有液相反应,形成烧结过程工艺参数多变量,影响烧结矿的产质量因素多因子全方位,各参数和变量间关联也密切复杂,存在着非线性,时超越时滞后,分布参数特性及种类繁多的干扰,加上参数测量的不精确性及系统动力学的不稳定性,造成基于传统定量方法的数学模型的应用受到了一定的限制。总之一句话,由于烧结过程的复杂难以用数学模型方法实现优化控制的目的。借助智能控制(人工智能)系统实现对烧结过程的优化控制,已是现代烧结过程电脑控制技术的发展方
2、向。,智能控制方法可分为规划控制,模糊控制,人工智能与数学模型相结合的智能控制、人机智能结合系统等九大类,在烧结过程中,人工智能系统主要有模糊控制和专家系统两大类,而最主要是专家系统1。早在八十年代初期,2日本已将人工智能技术用于烧结生产领域,1980年,日本川崎千叶厂就开发了烧结操作指导系统(OGS),经过近十几年的发展,OGS烧结操作指导系统已发展成由一个主系统(能识别与透气性,设备保护,产质量有关的条件)和四个子系统组成的专家系统,其四个子系统分别为操作自动调节系统,烧结能量控制系统,给料闸门控制系统和化学成分控制系统。1990年川崎水岛厂也开发了诊断型专家系统,可进行燃结终点控制,设备
3、保护和产质量控制,该系统共有500条规则,1100步FORTRAN程序,应用效果良好。目前日本烧结厂大多数都开发了适合于本厂烧结控制的人工智能系统。,1990年澳大利亚的纽卡斯尔和肯布拉港烧结厂也应用专家系统开发工具,建立了专家系统并付诸应用。在我国烧结生产采用计算机控制开始于1982年,首钢烧结厂首先采用美国贝利公司的N-90网络系统,建立了原料、配料、烧结、除尘及筛分系统、报表及生产管理五个控制沾,投入使用后稳定可靠3,此后,1985年9月和1991年7月相继投产的宝钢一烧和二烧工程,分别采用了日本横河YODIC-1000小型过程控制计算机和日本三菱MELCOM-350/50-A2200型
4、计算机,前者与仪表组成SPC控制系统,后者仪表和电气采用三菱公司的MACTUB-620分散控制系统,组成一个多级计算机系统,不仅对烧结生产过程能进行管理与控制,还能外围进行数据通讯,制表和CR-显示,并且还能作最优控制和适应控制计算,以及对烧结模型的开发。八十年代末即1988-1989年,我国太钢、武钢和鞍钢新建的大型烧结机(180-393m2)也先后采用了美国贝利公司的N-90网络系统对烧结过程实现控制和监控,,重钢1988年新建的105m2烧结机则采用了德国的两门子公司T-M系统对配料和烧结进行控制和监控。以上情况说明计算机在我国烧结生产中有了应用,但与世界先进水平比,差距还很大,我国还仅
5、停留在单个环节的控制,整个生产工艺过程还没有形成控制过程。在我国采用人工智能控制烧结过程的研究,1992年才起步,中南工大和北科大开始这方面的研究工作,“八五”期间,中南工大与鞍钢合作,较成功地将专家系统应用于烧结生产控制。二、烧结生产过程控制专家系统的组成中南工业大学与鞍钢联合开发的IEGS专家系统在结构上主要包括智能接口、知识库管理系统和过程控制指导系统三部分。其中智能接口包括智能网络接口和智能人机接口两部分。专家系统的核心是知识库和推理机两个部分,下面对该两部分作概括和必要介绍:,1、知识库 烧结过程控制的知识包括生产数据、事实、数学模型、启发性知识和元知识(元知识主要确定各 任务的求解
6、顺序),专家系统知识库的各组成分述如下:1.1数据库 它存信者实时生产数据和其他数据,生产数据是烧结过程控制的出发点,有的推量过程需要多个时刻的生产数据,如碱度(R)、烧结终点(BTP)等,有的只需要现在时刻的生产数据,台分压(),料层原质(H)等,均采用谓词逻辑统一表达,例如:2小时等的碱质 动值为0.06,表示为data-befove(R、I、0.06);又如:料层原质为550mm表示为 data(H,550)。实时生产数据采集后直接存储在内部动态数据库-里板中,慢时变和定常数据存储在外部数据库中,因此建主动态数据库和静态数据库便于调用。,1.2事实库 它存储反映生产状况的动态实和工艺特点
7、,生产要求(初始状态,中间结果和目标结果)以及为系统推理服务静态事实,也采用谓词逻辑表达。例如:石灰混量大表示为fact(石灰石混量大),又如增加中和料流量,调用第2个数学换型来计算,调整系数为0.75,表示为:measure(增加中和料流量2,0.75)。随时变化的动态事实存储在黑板中,以便于推理。静态事实则存储在独立于程序的事实库中,也可根据需要调用,专家系统专门在内存中单独开辟了一段缓冲区存放程序运行中产生的事实,并划分为两种形式:(1)控制型:用于激活规则,它由接口文件读入,或在程序初始化时设定,或在运行时由某一规则产生。(2)临时型:它在程序进行中产生,用于在规则之间传达过程数据。1
8、.3模型序它存储本系统中的各种数学模型,数学模型和元知识均采用过程表出,在启发式知识规则中,存储了模型的代码,,在问题求解过程中,启动相应的数学模型进行计算,随时辨认的时变模型,存储在动态模型库中,定常模型则存储在静态模型库中。1.4规则库它存储启发性知识,是专家系统的专业知识和经验,主要用于判断生产情况、分析原因和确定控制指导。每条规则都是一个精练的知识模块,可对其进行修改或替换而不影响其它规则。规则库中的知识是由产生式规则、谓词逻辑和过程三者综合表示的。例如:若负压太高,烧结终点预报太滞后和垂直烧结速度较低,而且台车速度2.6m/min,那么判断为:“透气性差,机速快。”这个知识表示为:R
9、ule(3.13fact(“负压太高”),fact(烧结终点预报太滞后),fact(“垂直烧结速度较低”),fact(“台车速度2.6m/min)”),fact(“透气性差,机速快”)。用这种方法表示知识,具有简捷性、模块性、描述性和过程性等特点,既灵活地适应实际情况的变化,又能达到解决复杂问题的目的,目前,规则库的容量已接近1000条规则。,2、推理机 专家系统的推理机是多级目标推理机,总目标推理机负责各级目标之间的推理,级目标推理机负责各级目标的自身推理,它们之间通过黑板进行信息交换。推理机的作用是负责将事实与知识库规则中的条件内容通过搜索进行模式匹配,若匹配成功,则根据规则的动作部分的表
10、达去工作。当系统从已有的知识出发无法作出推理或作出推理有限时,系统进入随时动态学习过程。专家系统是在实时生产数据的基础上,经过状态判断、原因分析和控制指导等过程来实现。专家系统的总目标推理采用过程化推理,而每个级目标推理所需的前提条件是已知且充分,所以各级目标推理采用同一正向推理机。为了提高系统的搜索效率,研究和应用了有限广度优先搜索策略。烧结过程控制专家系统的推理机结构如图。,推理机3、智能烧结过程状态控制(IPC)烧结过程的状态控制,主要是控制热状态(也称温度状态)和透气性状态,由于它们与工艺参数之间的关系很难用数学模型来描述,因此需要依靠烧结领域专家的经验知识去实现对烧结过程的状态控制。
11、它包括烧结终点(BTP)预测和热状态控制,混合料透气性状态判断和控制,以碱度(R)为中心的化学成分控制。,元知识,确定各小任务的求解顺序,黑板(内部动态数据库),状态判断原因分析控制指导,正向推理机,过程化推理机,知识库,数据库事实库模型库规则库,三、以碱度为中心的化学成分控制专家系统 八十年代初,日本住友金属公司开发的根据物料平衡原理建立的烧结矿化学成分预报模型,存有运算工作量大和成分控制的准确性不够不足。自适应预报方法是根据大量随时间变化的生产数据,用系统知识方法建立的模型,并利用这些数据通过不断修正模型的参数来适应系统随时间的变化,它既避免了机理建模的复杂性,又能反映系统的动态特性。专家
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 烧结 生产过程 控制 专家系统 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-3399633.html