铝电解过程电解槽中氧化铝浓度的软测量方法
专利类型：发明专利
语 言：中文
申 请 号：CN201210131601.7
申 请 日：20120428
申 请 人：重庆大学
申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
公 开 日：20120815
公 开 号：CN102636624A
代 理 人：赵荣之
代理机构：北京同恒源知识产权代理有限公司 11275
摘 要：本发明公开了一种铝电解过程电解槽中氧化铝浓度的软测量方法,具体包括以下步骤：(1)过程生产参数数据采集；(2)过程生产参数数据预处理；(3)过程生产参数数据样本建立；(4)建立基于不同槽状态的多氧化铝浓度软测量模型及求取模型参数；(5)应用模型预估氧化铝浓度。本发明能够快速、准确、实时的检测氧化铝浓度的变化,实现对生产过程的优化控制。
主 权 项：铝电解过程电解槽中氧化铝浓度的软测量方法,其特征在于：所述软测量方法包括以下步骤：步骤一：采集过程生产参数数据,包括采集槽电压、系列电流、加料间隔(NB)、出铝量的过程产生参数,并通过硬件设备建立存储各个参数数值的历史数据库；步骤二：设定一读取时间参数和读取时间段参数,每隔一段读取时间参数,就读取历史数据库该时刻的读取时间段参数以前的数据,对过程生产参数进行数据处理,建立训练样本集合和测试样本集合,样本集合的格式为{xi,yi},其中xi＝{F(k),H(k),R(k),S(k),T(k),NB(k),L(k),Vs(k)},yi＝{C(k)},xi∈R8,yi∈R,其中,式中各参数的含义如下：k表示样本i所处的某采样时刻,时刻k?时刻(k?1)＝读取时间参数；F(k)为槽电压波动次数,对采集到的读取时间段参数以内的所有槽电压数据信号Vk按照树结构用DB8小波分解信号到第八层,然后将(8,0)频段的信号进行重构得到读取时间段参数以内的(8,0)频段的槽电压信号V80k,统计读取时间段参数以内(8,0)频段的槽电压信号波峰波谷个数,一个波峰波谷记为1次波动,一个波峰或者波谷为0.5次波动；H(k)为高频能量百分比,将采集到读取时间段参数以内的槽电压记为Vk,计算槽电压信号总能量?计算(8,0)频段槽电压信号能量?则高频能量百分比?R(k)为槽电阻,通过k时刻处理得到(8,0)频段的槽电压V80k除以该时刻的系列电流I(k)得到,并利用如下的的平滑算法的方式删除采样速率的槽电阻序列值中的异常值,其中,e为槽电阻值与平滑计算值的偏差,ω代表偏移时间,ω＝5s,R(k?ω)为k时刻以前5s的槽电阻值,R(k?2ω)为k时刻以前10s的槽电阻值。R(k)＝0.3×R(k?ω)?0.1×R(k?2ω)+0.2×(e(k)+2×e(k?ω)+e(k?2ω))；S(k)为槽电阻斜率,定义为最近读取时间参数内的滤波电阻的增量即变化速率；T(k)为累积斜率,定义为近期最近读取时间参数内的滤波电阻的累积增量,使用差分滤波器计算斜率,并使用递推公式计算累积斜率,具体算法是以30s为周期对低通滤波电阻进行抽样,按?下面两式分别计算电阻斜率S和累积斜率T,S(k)＝(R(k?6ω)?R(k?18ω)+2×(R(k)?R(k?24ω)))/5,T(k)＝(15/16)×T(k?1)+S(k)/4；NB(k)为氧化铝下料间隔,铝电解控制系统实际设定下料间隔值,表示相对于基准下料间隔的的倍数,NB(k)介于0.8?1.3之间,当NB(k)＝1时,表示以基准下料间隔下料；L(k)为出铝量,表示铝电解槽在k时刻时执行出铝作业时提取出的金属铝的质量,本方法中将L(k)作为k时刻的平均出铝量,单位kg,即Vs(k)为设定电压,表示铝电解槽控制系统在时刻k为电解槽设定的槽电压,单位V；C(k)为氧化铝浓度,表示溶解到电解质中的氧化铝的质量百分比；步骤三：采用如下算法对样本集合进行归一化处理,把属性缩放到[0,1]之间：上式中||·||取2?范数；步骤四：根据控制系统历史数据库中存储的所有电解槽状态,建立不同电解槽状态下对应的氧化铝浓度软测量模型,求解模型,计算模型参数；步骤五：根据当前的电解槽状态和其对应氧化铝浓度软测量模型,将测试样本结合输入到软测量模型中,计算得到其对应的氧化铝浓度预估值?利用下式的算法将氧化铝浓度预估值?反归一化为氧化铝浓度值,预估出当前测试样本集合对应的氧化铝浓度,FDA0000158996180000011.tif,FDA0000158996180000012.tif,FDA0000158996180000013.tif,FDA0000158996180000021.tif,FDA0000158996180000022.tif,FDA0000158996180000023.tif,FDA0000158996180000024.tif,FDA0000158996180000025.tif,FDA0000158996180000026.tif
关 键 词：
法律状态：
IPC专利分类号：G01N33/00