[发明专利]基于动态多目标优化和模糊多属性决策的除铜过程控制方法

说明书

本发明属于湿法炼锌除铜过程控制技术领域，涉及一种基于动态多目标优化和模糊多属性决策的除铜过程控制方法。构建反应过程状态方程；所述反应过程状态方程包括控制变量和状态变量；根据所述状态变量构建多目标优化目标函数，并限定约束条件；采用原始问题离散化、约束处理和智能优化计算进行多目标动态函数优化，获得Pareto最优解集；构建状态变量控制方法的评价指标，并采用模糊层次分析法确定评价指标权重；根据所述评价指标权重并采用TOPSIS法对Pareto最优解集进行排序获得最佳控制方法。该方法对于稳定出口铜离子浓度、降低锌粉消耗成本并提高除铜效率具有重要意义。

技术领域

本发明属于湿法炼锌除铜过程控制技术领域，涉及一种基于动态多目标优化和模糊多属性决策的锌液净化除铜过程的锌粉添加率优化控制方法。

背景技术

在湿法炼锌工艺中，除铜过程必不可少，除铜效果影响后续步骤的电解效率和锌成品的质量。整个除铜过程在两个串联的连续反应釜中进行，向两个反应釜中持续添加适量锌粉,使得硫酸铜溶液中的多余铜离子以单质铜和氧化亚铜的形式沉淀，同时需保留规定浓度的铜离子作为后续工段的反应中的催化剂从而加快净化除杂进程。

工业上使用锌和铜的置换反应去除铜离子，反应过程中锌粉的添加率决定了生产成本和除铜效率。实际生产过程中，操作人员根据入口溶液的流量、温度、PH值、铜离子浓度等因素控制锌粉添加率，然而由于矿源变化与工况波动以及除铜反应机理的复杂性等因素的影响，使得操作员难以及时准确控制锌粉添加率，从而对生产过程的稳定性和产品质量造成不良影响。因此如何有效地控制锌粉添加率，在确保稳定连续生产的情况下，获得合格的铜离子浓度并提高生产效率、降低生产成本对湿法炼锌净化除铜过程至关重要。

发明内容

基于此，针对上述技术问题，本发明的目的在于精确控制湿法炼锌净化除铜过程中的锌粉添加率,避免因操作员的主观操作而导致的铜离子浓度不稳定且锌成品质量不高的问题,同时提高生产效率并减少总锌粉消耗量，提供了一种基于动态多目标优化和模糊多属性决策的锌液净化除铜过程的锌粉添加率离线优化控制方法。

本发明提供了一种基于动态多目标优化和模糊多属性决策的除铜过程控制方法，应用于锌液净化除铜过程的锌粉添加率优化控制过程，具体包括：

基于锌液净化除铜过程的反应机理和物料守恒构建反应过程状态方程；所述反应过程状态方程包括控制变量和状态变量；

根据所述状态变量构建多目标优化目标函数，并依据锌液净化除铜过程的参数限定约束条件；

采用原始问题离散化、约束处理和智能优化计算进行动态多目标优化，获得Pareto最优解集；

构建状态变量控制方法的评价指标，并采用模糊层次分析法确定评价指标权重；

根据所述评价指标权重并采用TOPSIS法对Pareto最优解集进行排序获得最佳控制方法。

进一步的，所述反应过程状态方程为：

其中u(t)＝[u₁(t),u_,2(t)]为为控制变量，表示两个反应器中的锌粉添加率；x(t)＝[x₁(t),x₂(t)]为状态变量，表示t时刻两个反应釜中的铜离子浓度；a_i,i＝1,2,3,4为通过系统辨识得到的模型参数；表示t时刻第i个反应釜中的铜离子浓度变化量，即为x_i(t)关于时间t的导数，V为反应釜体积，Q和q分别是浸出的硫酸锌溶液的流速和返回一号反应釜的底流的流速。

进一步的，所述动态多目标优化的目标函数的表达式为：