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专利号: 2021103567682
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多目标布谷鸟搜索的水泥磨运行指标决策方法,其特征在于,具体实施步骤如下:S1、从水泥生产数据库中提取相关数据,并进行数据预处理:

分析整个水泥粉磨过程的工艺流程,从水泥生产数据库中提取与优化目标相关性大的

11个输入变量,并进行归一化处理;所述11个输入变量分别为:选粉机入口负压、喂料提升机电流、磨尾收尘机反馈、辊压机挡板开度、水泥磨主机电流、选粉机转速反馈、循环风机变频反馈、喂料量、选粉机电流反馈、循环风机挡板开度和出磨斗提电流,为防止算法在求解过程中为降低目标函数值使上述指标过高或过低,对上述指标进行范围限定;其中选粉机入口负压:‑3800<X1<‑3200、喂料提升机电流120<X2<170、磨尾收尘机反馈50<X3<

270、辊压机挡板开度58<X4<85、水泥磨主机电流275<X5<290、选粉机转速反馈900<X6<1500、循环风机变频反馈33<X7<55、喂料量110<X8<175、选粉机电流反馈155<X9<

270、循环风机挡板开度35<X10<48和出磨斗提电流50<X11<56;

S2、利用步骤S1预处理后的数据对预测模型进行训练,获取预测目标值,并作为水泥磨优化模型的目标函数;

以水泥磨实际运行中的设备运行能力为约束,在满足水泥比表面积合格的前提下,以最小化水泥磨电耗为目标函数构建水泥磨运行指标的决策模型,决策模型具体表达式如下:f1=min(e)    (1)

f2=min|Q‑350|    (2)

Xi_min≤Xi≤Xi_max,i=1,2,…11    (3)其中,e为水泥磨单位电耗,Q为水泥比表面积,Xi为选取水泥磨的运行指标;在公式(2)中取水泥比表面积中数值350作为算法的标准值;

步骤S2中的预测模型选取的是长短时记忆网络,公式(1)和(2)为水泥磨优化模型的目标函数,公式(1)为最小化电耗,公式(2)为最小比表面积|Q‑350|,公式(3)为水泥磨运行指标的约束条件;

S3、对预测模型进行滚动优化;

S31、通过布谷鸟搜索随机生成有N个个体的初始种群,并输入至步骤S2训练好的预测模型中进行预测并计算目标函数的比表面积预测值Qj和电耗预测值Ej,得到N组目标值|Qj‑

350|和Ej;

S32、对步骤S31获得的目标值|Qj‑350|、Ej进行快速非支配排序和拥挤度排序,以最小化目标值|Qj‑350|和Ej为排序准则,经过排序得到pareto最优面中的最优解集;

S33、在步骤S32获得的最优解集中寻找电耗预测值Ej最小的解,并将其作为本次迭代的最优解;

S34、将步骤S33获得的最优解引入布谷鸟搜索中,并进行更新巢穴,进行布谷鸟搜索的抛弃过程;具体实现步骤为:S341、给定步骤S1中11个变量的上下界组成搜索空间,并进行布谷鸟搜索,更新后产生新的巢穴,通过Lévy flight进行全局搜索寻找宿主鸟巢的位置和路径,对布谷鸟搜索的相关路径进行改进,改进后解的更新过程如下:其中 为t时刻的解, 为经步长缩放因子 与Lévy flight公式Lévy(s,λ,μ)计算在基础上得到的t+1时刻的新解;

其中,步长缩放因子的表达式如下:

式中α0=0.1, 为t时刻随机解 与当前最优解 的巢穴相减,将最优解引入步长缩放因子计算过程,使搜索过程更快速的收敛;

Lévy flight的表达式如下:

其中,λ=1.5,Γ为伽马函数,S为步长公式 μ为服从N~(0,σu)正态分布,其中在(1,2)之间,伽马函数公式为 υ服从N~(0,συ),συ=1;

S342、通过步骤S341进行位置更新后进行布谷鸟搜索的抛弃过程,生成随机数rand,rand∈[0,1],并将rand与抛弃概率Pa进行比较,如果rand<Pa,则随机更新一次鸟巢的位置,否则鸟巢位置不变,改进后解的抛弃过程表达式如下:其中,抛弃概率Pa=0.25, 为t时刻4个巢穴相互组合计算,rand为0到1中的随机数,当rand小于pa则进行巢穴抛弃生成新解,相反则保持 不变,经过此过程得到抛弃后的解S35、将步骤S34抛弃后的有N个个体的新种群和具有N个个体的初始种群混合为有2N个个体的混合种群,采用精英策略进行快速非支配排序和拥挤度距离计算,将排序后比表面积差值与电耗均较小的前N个个体作为下一次迭代的初始种群;

S4、判断是否满足迭代停止条件,若满足迭代停止条件,则输出步骤S33产生的最优解;

若不满足迭代停止条件,则重复步骤S31至步骤S35继续进行迭代;

S5、判断是否满足滚动优化停止条件,若满足滚动优化停止条件,则输出结果;若不满足滚动优化停止条件,则返回步骤S3。