锌液净化过程优化控制系统软件开发

锌液净化除钴过程反应机理复杂、工艺流程长,锌粉和砷盐的添加凭人工经验设定,造成锌粉的大量浪费,甚至导致净化后液中钴离子浓度超标。为此,从现场实际出发,深入研究净化过程的工艺机理,提出净过程优化操作系统的设计方案,开发优化操作指导软件,确保出口杂质离子浓度达标,并降低了锌粉添加量。     

砷盐净化除钴镍过程氧化还原电位的优化设定

在湿法炼锌净化除钴镍过程中,锌粉的加入量由现场的氧化还原电位(ORP)测量仪控制。针对净化除钴镍过程中ORP与钴离子浓度难以建立精确数学模型,提出了一种基于案例推理(Case-Based Reasoning,CBR)技术的除钴镍过程氧化还原电位的优化设定方法。为了克服案例推理最近邻检索(KNN)算法易受单个特征属性干扰及近邻个数选取具有很大的主观性因素影响,采用遗传算法优化特征属性权重和近邻数,提高案例的检索精度。基于案例推理的ORP优化设定方法在工况条件发生变化时,能够自动调整ORP设定值,实时调整锌粉添加量,实现了锌粉的优化添加,降低了锌粉的消耗。     

基于神经网络补偿灰色预测误差的钴离子浓度预测研究

某厂锌湿法冶炼三段净化过程中的Ⅱ段主要是通过过量添加锑盐和锌粉以除去有害杂质钴离子.本文从现场检测3个月的过程生产数据中.采用SPSS统计学软件深入分析了Ⅱ段净化工矿及其影响因素的相关性,得出了影响Ⅱ段后液钴离子浓度的主要因素,提出采用等维新息灰色预测方法预测Ⅱ段后液钴离子浓度,并采用神经网络补偿灰色预测的误差值.仿真和生产实践证明,该预测模型能够较好地预测Ⅱ段后液钴离子浓度值,从而为优化锑盐和锌粉添加量的操作起指导性作用.     

基于控制周期计算的锌液净化除铜过程优化控制

净化除铜过程是锌直接浸出冶炼工艺中硫酸锌溶液净化的第1个步骤,其效果直接影响着后续工序的正常进行以及最终锌产品的质量.本文针对除铜过程中控制周期与锌粉添加量不确定性,造成出口铜离子浓度波动大及锌粉浪费等问题,研究基于控制周期的除铜过程锌粉添加优化控制方法.首先通过分析反应器中氧化还原电位(oxidation-reduction-potential,ORP)与锌粉的时序变化关系计算除铜过程反应响应时间,然后分析响应时间的统计特性,从而确定锌粉控制周期.在确定控制周期的基础上,采用基于控制周期的固定节点控制参数化方法,从而将最优控制求解问题转化为非线性规划问题.最后,采用状态转移算法对该非线性规划问题进行求解.采集工业现场数据进行实验证明了该优化控制方法的有效性,为类似的净化过程的优化控制提供了新思路.     

一种求解约束优化问题的遗传算法

提出一种求解约束优化问题的遗传算法。通过可行解与不可行解算术交叉的方法对问题的决策空间进行搜索,对可行种群和不可行种群分别按照适应度和约束违反度进行选择。传统变异操作使得解往往偏离了约束区域,因此引入对可行解的边界变异和对不可行解的非均匀变异,并通过维变异方法保持种群的多样性。数值实验结果说明该算法的有效性。     

求解约束优化问题的改进果蝇优化算法及其工程应用

针对基本果蝇优化算法收敛速度慢、求解精度低、易于陷入局部极值以及算法候选解不能取负值等不足,提出一种用于解决约束优化问题的改进果蝇优化算法.该算法利用果蝇个体历史最佳记忆信息和种群全局历史最佳记忆信息构建多策略混合协同进化的搜索机制,以达到有效平衡算法的全局探索与局部开发的目的,同时也能够较好地避免算法的早熟收敛问题;...     

针铁矿法沉铁过程双层结构优化控制

针铁矿沉铁过程是锌冶炼过程中一个非常重要的环节,其中最重要的是控制氧气添加量,因此本文提出一种针铁矿沉铁过程双层结构优化控制方法.上层定义氧气利用率衡量理论消耗量与实际添加量的差别,以过程氧气利用率最高为目标优化设定级联反应器出口二价铁离子浓度下降梯度,下层以过程氧气消耗最少和出口离子浓度与上层设定值误差最小为优化目标,过程动态模型和工艺条件为约束,求解构造的非线性优化控制问题得到各反应器最优氧气添加速率.为减少不确定性干扰对系统的影响,采用一种模型参数自适应校正的方法对模型参数进行校正保证优化控制器的性能.最后根据过程离子浓度采样值计算过程实际氧气利用率作为上层优化参数重更新反应器出口二价铁离子浓度最优设定值.由于下层优化问题约束多且约束多呈非线性,采用Legendre伪谱法求解下层优化问题.仿真结果表明,所提出的双层结构优化控制方法能实现过程准确控制,减少过程氧气消耗.     

基于混沌果蝇支持向量机回归的产品销售预测

针对制造业产品销售时序具有多维、小样本、非线性、多峰等特征,提出一种混沌果蝇支持向量机回归的产品销售预测方法。将混沌理论引入到果蝇优化算法中,从而提高果蝇种群多样性和搜索的遍历性,并在寻优过程中加入混沌扰动,避免搜索过程陷入局部最优,增加持续搜索可行解的能力。并用算例验证了混沌果蝇优化算法（Chaos Fruit Fly Optimization Algorithm,CFOA）的优化性能,通过优化支持向量机回归（Support Vector Regression,SVR）的参数构建销售预测模型,进行了汽车零部件销售预测。结果表明基于混沌果蝇支持向量机回归的产品销售预测方法是有效可行的。     

改进果蝇优化算法在多目标搜索的应用

在实际工程优化问题中多数问题是多目标优化问题,多目标优化问题一直以来就是智能算法的研究热点。提出一种改进的果蝇优化算法,将其应用在多目标搜索领域,并成功使用该算法解决了一种多目标背包问题。算法在基本果蝇优化算法的基础上采用分群策略和动态半径,在群A中从种群位置开始以动态半径探索新的可行解,在群B中则通过非支配个体之间的交叉操作进行密集搜索。果蝇种群的位置在每一轮迭代产生的非劣解集中进行选取,提高了算法的收敛速度。通过在多个数据集下进行测试,并和粒子群算法、NSGA-2做了对比实验,最终结果显示使用该算法在特定条件下能取得较好的搜索效果,证明了使用果蝇优化算法解决多目标问题的可行性。     

随机资源约束项目调度问题基于序的果蝇算法

针对项目活动工期为随机变量的资源约束项目调度问题,提出一种基于序的果蝇算法.为了实现随机环境下解的有效评价,提出一种预选机制,并采用基于序的最优计算量分配技术.为了使果蝇算法能够求解资源约束项目调度问题,采用交换操作执行果蝇算法的嗅觉搜索,并采用保优更新操作执行视觉搜索.为了均衡算法的局部搜索和全局搜索能力,在标准果蝇算法中引入了协作进化环节并采用两点交叉操作加以实现.在不同随机分布的情况下,采用标准测试集进行仿真测试.与现有算法的比较结果验证了所提预选机制和基于序的果蝇算法的有效性.     

基于混合策略改进的果蝇优化算法

针对基本果蝇优化算法收敛精度不高、容易陷入局部最优和收敛速度慢的问题,提出一种基于混合策略改进的果蝇优化算法(MSFOA)。受鲸鱼捕食猎物的启发,在对个体历史最优位置的更新中,采用新的组合搜索的方法,加快果蝇搜索迭代速度;在更新后的位置公式中引入自适应权重系数,提高算法的优化精度;当达到局部收敛状态时,结合多尺度高斯变异算子解决局部最优的限制。采用6个测试函数的仿真结果表明,MSFOA算法相比其它算法具有更快的收敛速度和较高的寻优精度。     

Intelligent optimal setting control of a cobalt removal process

Cobalt removal process is an important step in zinc hydrometallurgy. Because of its complex reaction mechanism and dynamic characteristics, human supervision with low level control is not sufficient to keep the stable and optimal operation of cobalt removal process. This paper presents an intelligent optimal setting control strategy of cobalt removal process. The control strategy consists of process monitoring unit, zinc dust utilization factor (ZDUF) estimation unit, cobalt removal ratio (CRR) optimal setting unit, oxidation reduction potential (ORP) setting unit and case based reasoning (CBR) controller. Process monitoring unit judges the state of current process. When process is at steady state, economical optimization is conducted by allocating suitable CRR to reactors according to their ZDUF. In order to realize automatic control, CRR is transformed into the setting value of ORP through an integrated model which is also able to estimate outlet cobalt ion concentration. When a process is at an abnormal state, case based reasoning controller is triggered to handle the undesired situation by providing rational solution of control variables. An industrial experiment shows that by using the proposed control strategy, zinc dust consumption can be reduced while the required cobalt removal performance is always achieved. Stability of cobalt removal can also be improved by limiting CRR of each reactor in predefined ranges.     

修正浓度与适应步长的果蝇优化算法

基本果蝇优化算法在寻优求解时浓度值只能为正,无法对浓度为负时达到最优的问题进行寻优。另外基本果蝇算法在寻优求解时,步长是随机的,这就容易使算法早熟,陷入局部最优解,算法的求解精度也不高。针对基本果蝇算法的这些问题,提出了一种修正浓度与适应步长的果蝇优化算法。该算法对果蝇得到的浓度值进行了修正,使味道浓度分布在整个正负寻优区间。在迭代时,充分利用果蝇群体已经进行的全局影响因素,对果蝇个体的搜寻距离进行适应性改变。为了验证该算法的效果,选用了几个常用的测试函数对该算法进行实验验证,结果表明,该算法不仅可以有效避免陷入局部最优,在寻优精度上也有一定提升。     

自调节步长果蝇优化的自适应密度峰值聚类

为了解决密度峰值聚类算法（Density Peaks Clustering algorithm,DPC）设置截止距离和选择聚类中心过程中的问题,一种新的自调节步长果蝇优化算法被用于密度峰值聚类的重要参数截止距离的计算,设计了一种自适应选择聚类中心的方法.在截止距离计算过程中,根据迭代过程中每一步之间的最优浓度与最差浓度的差值变化率动态的调节寻优步长,其寻优效率与精度均优于现存的改进果蝇算法.在聚类中心的选择过程中,由局部密度与距离乘积的分布情况,自适应的选择聚类中心.本文提出的自调节步长果蝇优化的自适应密度峰值聚类算法的计算精度和效率均优于现存的密度峰值聚类改进算法,并能完全自适应的实现数据的聚类.     

基于SQP局部搜索的多子群果蝇优化算法

针对基本果蝇优化算法在寻优过程中种群多样性降低导致算法易陷入早熟收敛的问题,提出了基于序列二次规划（SQP）局部搜索的多子群果蝇优化算法（MFOA-SQP）。新算法将果蝇种群均匀划分为多个子群,并引入粒子群算法中的惯性权重和学习因子,协同调节果蝇移动方向和步长;每隔一定迭代次数重新划分子群,避免种群单一化,使算法更易跳出局部最优;对子群最优个体进行SQP搜索,提高局部寻优性能。通过6个测试函数和优化广义回归神经网络对银行客户进行分类的实验结果表明,算法在寻优精度和速度方面性能优越,能够有效提高广义回归神经网络的分类准确率。     

基于模糊操作模式的砷盐除钴过程操作参数协同优化

针对湿法炼锌砷盐除钴过程工况变化频繁和操作参数之间具有强耦合关系,导致操作参数优化困难的问题,提出了一种基于模糊操作模式的操作参数协同优化方法.根据大量的砷盐除钴工业运行数据,提炼初始操作模式库,根据入口工况参数,采用模糊匹配方法检索出相似操作模式,在操作模式重用时综合考虑系统参数缓慢变化和资源消耗的特点,然后采用灰色模糊最小二乘支持向量机（Least squares support vector machine,LSSVM）评估操作模式重用后的操作参数的可行性,并根据评估结果采用模糊专家规则修正操作参数.在工况发生变化时,系统能自动优化设定操作参数.工业验证结果表明,本文提出的操作参数协同优化方法保证了生产稳定,可有效提高净化后溶液中钴离子浓度的合格率和降低锌粉的消耗.     

基于种群个体可行性的约束优化进化算法

提出一种新的求解约束优化问题的进化算法.该算法在处理约束时不引入惩罚因子,使约束处理问题简单化.基于种群中个体的可行性,分别采用3种不同的交叉方式和混合变异机制用于指导算法快速搜索过程.为了求解位于边界附近的全局最优解,引入一种不可行解保存和替换机制,允许一定比例的最好不可行解进入下一代种群.标准测试问题的实验结果表明了该算法的可行性和有效性.     

一种面向多模函数改进的果蝇优化算法

为将果蝇优化算法有效应用在多模函数优化问题中,设计了一种优化多模函数的果蝇优化算法—基于佳点集和小生境技术的混合果蝇优化算法。首先引入数论中的佳点集概念构造初始种群,使其较均匀地分布在可行域中并且产生的模式多样性比随机分布更好,提高了算法的搜索能力及效率和稳定性;其次用小生境技术改进算法的搜索模式,更好地维持了种群的多样性使种群能快速定位较多的峰;再通过小生境熵来量化群体的多样性并选择进化方向,当小生境熵低于设定的阈值时,结合佳点搜索产生新群体给以扰动,以维持种群的多样性,否则对各个峰进行精细搜索。对七个测试函数分别进行两类仿真,结果表明,该算法不仅能够高效且高精度地找到全局极值而且能够以较高的精度定位到所有全局极值和多个次优极值,显示了较强的多峰搜索能力。