磨矿过程仿真运行支持软件的研究与开发

论文摘要

磨矿过程是选矿厂生产全流程过程中的重要环节,该过程好坏直接关系到选矿厂的精矿品位和金属回收率等重要生产指标。因此,提高磨矿过程的自动控制水平对于降低选矿总成本及提高选矿厂的生产效率有重要的意义。磨矿过程仿真是设计和调试控制及优化方法的一种重要手段。目前,国内外多种可用于磨矿过程仿真的软件在选矿领域得到广泛的应用。然而,这些软件也存在着难以修改模型和算法、难以复用过程模型以及仿真程序不能适应在不同的工艺条件和工况下的问题。因此开发模块化可复用的磨矿过程仿真软件具有重要的意义。本文针对上述问题展开研究并完成了以下工作。本文提出了一种可以对整个磨矿过程模型所包含的各个设备和过程的子模型进行统一描述的新的信息结构,具体的磨矿过程模型和各个设备及过程的子模型的输入输出数据接口由以XML文件形式存储的配置文件决定,同时利用高级语言或MATLAB程序封装的Windows dll动态链接库文件描述每个设备和过程子模型内部的仿真算法。该信息结构基于多层次嵌套的“功能部件”结构,经过组织与连接各模块间的输入输出关系来组建整个磨矿过程的模型,实现了磨矿过程仿真运行支持软件与磨矿过程模型的模块化和可复用的目的。本文开发了提出的磨矿过程仿真支持软件的软件原型,允许仿真磨矿过程模型的用户通过组合和连接已经建立好的各个设备和过程的子模型来搭建整个磨矿过程模型,按照模型的数据接口规范更换模型内部的模型算法而不用修改磨矿过程的仿真程序,只需通过简单的配置来修改磨矿过程的结构和数据接口格式。描述磨矿过程和各子模型数据接口的信息结构可以配置文件的形式储存形成模型库,为复用该模型提供了支持。大大减轻了仿真磨矿过程模型的用户编写磨矿过程仿真软件的工作量,为磨矿过程模型的持续性改进提供了方便。灵活的外部数据接口设计提供了与外部数据通信的能力,简化了用户指定外部数据来源的过程,不仅允许用户利用本地数据,还可以利用来自控制器的外部数据与信号参与仿真运算,或将仿真结果传递给控制器以实现控制。该仿真运行支持软件还以库的形式提供了一组软件接口,允许仿真用户根据现场的实际需要编写适合自身需求的仿真软件。基于该磨矿过程仿真支持软件开发了一套可用于仿真工业过程的仿真软件,并利用该工业过程仿真软件对某磨矿过程模型进行了仿真实验,对文中提出的磨矿过程仿真支持软件提供了测试。实验和测试的结果表明,该磨矿过程仿真支持软件能够正确仿真磨矿过程模型,支持通过组合和连接各个设备和过程的子模型来搭建整个磨矿过程模型,允许用户更换设备和过程的子模型的内部算法d11文件,可以方便的更改整个模型的结构,满足了文中提出的模块化和可复用的研究目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 磨矿过程的研究意义
• 1.1.3 仿真运行支持软件及其研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 当前存在的问题
• 1.4 本文的主要工作及研究内容
• 第2章 磨矿过程模型的模块化描述
• 2.1 磨矿过程的工艺流程和建模概述
• 2.1.1 磨矿过程的工艺流程
• 2.1.2 磨矿过程模型
• 2.2 磨矿过程模型的多层次嵌套结构的定义
• 2.2.1 磨矿过程模型的模块化分解
• 2.2.2 磨矿过程模块的数据接口与内部算法分离
• 2.2.3 磨矿过程模块多层嵌套结构的描述
• 2.2.4 磨矿过程模块间的输入输出连接
• 2.3 磨矿过程模型模块内部算法的描述与构建
• 2.3.1 模块内部算法的Win32动态链接库描述
• 2.3.2 模块内部算法的MATLAB动态链接库描述
• 2.4 磨矿过程仿真运行支持软件的业务流程
• 2.5 小结
• 第3章 磨矿过程仿真运行支持软件的设计与开发
• 3.1 磨矿过程仿真运行支持软件的整体结构
• 3.2 磨矿过程模块描述的数据结构
• 3.2.1 磨矿过程模块的内部描述结构
• 3.2.2 磨矿过程模块的外部描述结构
• 3.3 磨矿过程仿真运行支持软件的数据处理流程
• 3.4 磨矿过程仿真运行支持软件的软件接口
• 3.4.1 功能部件与功能部件组接口
• 3.4.2 仿真变量与连接接口
• 3.4.3 模块内部算法接口
• 3.4.4 模块外部数据存取接口
• 3.4.5 对象模型与仿真变量管理接口
• 3.4.6 磨矿过程仿真运行支持软件数据类型系统
• 3.5 磨矿过程仿真运行支持软件的运行流程
• 3.5.1 磨矿过程模块的建立与初始化
• 3.5.2 磨矿过程模块外部描述文件的解析
• 3.5.3 磨矿过程仿真运行软件运行时的变量管理
• 3.5.4 磨矿过程模块内部算法的调用与仿真运算
• 3.6 仿真运行支持软件的运行条件与环境
• 3.6.1 硬件环境
• 3.6.2 软件环境
• 第4章 磨矿过程仿真运行支持软件的测试与实验研究
• 4.1 磨矿过程仿真软件的测试实验环境概述
• 4.2 磨矿过程模型在仿真软件中的搭建
• 4.3 实验研究
• 4.3.1 实验1：利用磨矿过程子模块搭建模型的实验
• 4.3.2 实验2：磨矿过程模块的内部算法更换实验
• 4.3.3 实验3：磨矿过程模型的结构变更实验
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间的科研工作