[发明专利]基于改进差分进化算法的炼焦配煤比优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及配煤领域，具体是一种基于改进差分进化算法的炼焦配煤比优化方法。

背景技术

在钢铁工业生产中，随着高炉大型化和喷吹技术的发展, 对高炉焦炭质量的要求也越来越严格，焦炭质量的好坏直接关系到高炉的顺行及其产品的质量。而炼焦所用原料品种多，质量参差不齐，库存大小不同，且入炉煤所对应的焦炭的质量数据基本是在几天后才能获得，明显存在滞后，单纯依靠焦炭质量数据的反馈来调整单种煤的配比构成，对于确保焦炭质量稳定是十分不利的；另外，依靠配煤专家的经验粗放地确定配比，也不利于保证炼焦成本最低化。因此，如何在充分利用现有资源的条件下，科学地制定配煤方案及优化配煤比，保证在焦炭质量满足用户需求前提下生产效益最大化显得尤为重要。

配煤比优化问题是典型的高维非线性规划问题，其约束条件大都是非线性的，求解此类问题的关键是对非线性约束条件的处理及如何找到全局最优解。而传统的优化方法都要求目标函数和约束条件是连续、可微的，容易陷入局部最优解，且其求解的优化问题规模相对较小。差分进化算法是一种基于种群的启发式全局搜索技术，适于求解一些利用常规的数学规划方法所无法求解的复杂环境中的优化问题。本专利技术运用基本差分进化算法，并根据炼焦配煤的实际情况进行了改进，成功地解决了配煤比优化问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种改进差分进化算法与专家配煤经验结合的配煤比优化方法，该方法具有稳定、可靠、适应性强的特点。

本发明的技术方案是：基于改进差分进化算法的炼焦配煤比优化方法，按照如下的步骤进行：

步骤一，建立以配煤成本和配煤的质量指标为约束条件，建立配煤成本为目标函数的配煤比优化模型：

配煤成本（1）

配煤中可用的单种配煤的配比之和为100%

（2）

为自然数表示第种配煤，表示第种配煤成本价，表示第种配煤质量配比，为自然数；

步骤二、配煤的质量指标包括抗碎强度、耐磨强度、反应性指数、反应后强度，每种指标都有上限和下限，包括抗碎强度上限、抗碎强度下限、耐磨强度上限、耐磨强度下限、反应性指数上限、反应性指数下限、反应后强度上限、反应后强度下限，建立焦煤的质量指标为目标函数的配煤比优化模型：

（3）

（4）

（5）

（6）

其中：表示第种配煤质量配比，为自然数，表示第种配煤所含挥发份，表示第种配煤煤胶质层厚度，表示第种配煤粘结指数，表示第种配煤灰分；

步骤三、将公式（3）、（4）、（5）、（6）标准化处理为的形式后，构造如下约束违反度函数：

；（7）

步骤四、构造新的配煤比优化目标函数：

将以表达式（1）为目标函数、以表达式（2）、（3）、（4）、（5）、

（6）（7）作为约束条件的单目标配煤比约束优化问题转化为双目标无约束优化问题，变换后的优化函数描述如下：

式中，是配煤成本，是约束违反度函数，分别表示目标的权重；

步骤五、采用差分进化算法与配煤专家经验相结合的方法对目标函数的最小值进行迭代求解。

本发明的有益效果是：

1、本发明提出一种从历史配比中提取各单种煤的配比范围，依据此范围采用混沌策略初始化种群的方法，此方法能够获得较高质量的种群，有助于提高算法的搜索效率和求解质量。

2、本发明在保留原配煤成本目标函数的基础上，将配煤比优化模型中的约束条件当作第二个目标函数，从而把一个带约束优化问题转化为具有两个目标函数的无约束优化问题。

3、本发明在变异、交叉操作完成生成试验个体之后，首先使用各单种煤的配比范围对试验个体的各分量进行修正；其次利用配煤专家的经验规则对属于同一类别的各分量进行二次修正；最后根据工艺提出的各分量之和为100的要求进行微调。通过三次修正处理，使群体快速地靠近或进入可行域，加快了收敛速度。

具体实施方式