基于模糊推理的高炉异常炉况预报专家系统研究及应用

论文摘要

长期稳定顺行的炉况不但是高炉高产低耗的先决条件,也是延长高炉寿命的必要条件。高炉炼铁是在一个密闭的容器内进行的,炉内发生物理、化学过程极其复杂,炉内现象和炉况状态无法直接观察。降低高炉冶炼过程的能量消耗,实现炼铁生产的稳定和优化,要求及时准确地判断和预报高炉炉况,适时、适度地采取各种调节措施。因此,高炉炉热水平、异常炉况预报一直是国内外研究的热点。本文以作者所参与的国内某大型钢铁企业“4#高炉异常炉况预报系统研究及应用”为背景,深入研究了高炉的炉热状态及异常炉况的机理、知识获取、推理机的设计,并开发出实用的“高炉异常炉况预报专家系统”。通过对高炉炼铁工艺流程和原理的分析研究,发现对其进行分析判断的过程中存在着大量的模糊信息。在对高炉的各种实测参数数据相关分析中,确定影响高炉异常炉况的参数及参数特征并计算出有关的特征值,以及特征参数的阀值,通过计算它们的隶属度确定推理前件的可信度。在高炉专家知识和数据分析的基础上,建立了判断高炉中的向热、向凉、管道行程、悬料、崩料等异常炉况预报的知识库,此知识库可以在线的增加、删除等操作。在炼铁专家知识和模糊数学理论的基础上,本文提出了基于模糊推理的高炉异常炉况预报专家系统。以Visual C++和SQL Server2000为开发工具编制了高炉异常炉况预报专家系统软件。运用Visual C++中的可视化技术,使运行人员通过图形可直观地分析判断高炉中可能出现的异常炉况。现场运行考核表明,系统使用方便,速度快,命中率高,具有很强的实用性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外高炉专家系统的发展状况
• 1.2.1 国外高炉专家系统的发展状况
• 1.2.2 国内高炉专家系统的发展状况
• 1.3 研究意义及论文结构
• 2 高炉炼铁工艺及炉况分析
• 2.1 高炉炼铁原理及工艺
• 2.1.1 高炉炼铁原理
• 2.1.2 高炉炼铁工艺
• 2.2 正常炉况分析
• 2.3 异常炉况分析
• 2.3.1 炉况向凉
• 2.3.2 炉况向热
• 2.3.3 管道行程
• 2.3.4 悬料
• 2.3.5 崩料
• 2.3.6 炉缸堆积
• 2.3.7 炉墙结厚、结瘤
• 3 高炉炼铁过程中的知识获取及模糊处理
• 3.1 模糊数学的发展
• 3.2 模糊理论基础
• 3.2.1 基本概念
• 3.2.2 隶属函数构造
• 3.3 知识的表示方法
• 3.3.1 产生式规则表示法
• 3.3.2 框架表示法
• 3.3.3 语义网络表示法
• 3.3.4 过程表示法
• 3.3.5 可信度表示法
• 3.4 数据处理
• 3.4.1 数据平滑处理
• 3.4.2 特征参数计算
• 3.4.3 复合参数计算
• 3.4.4 参数的模糊处理
• 3.5 模糊推理
• 3.5.1 不确定性推理方法
• 3.5.2 推理策略
• 4 专家系统原理及基于模糊推理的预测模型
• 4.1 专家系统的定义
• 4.2 专家系统的要素
• 4.3 高炉专家系统开发的步骤
• 4.4 基于模糊推理的预测模型
• 4.4.1 可行性分析
• 4.4.2 炉况预报逻辑推力图
• 4.4.3 异常炉况判定方法
• 5 高炉专家系统的实现
• 5.1 系统概述
• 5.1.1 系统菜单及功能
• 5.2 数据库与数据表
• 5.2.1 数据表
• 5.2.2 专家知识库及管理系统
• 5.3 推理机的实现
• 5.3.1 推理流程
• 5.3.2 模糊推理模块程序代码
• 5.4 系统软件运行及预报结果
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录