[发明专利]复杂冶金过程模拟计算方法及系统

权利要求书

1.一种复杂冶金过程模拟计算方法，其特征在于，包括：

获取稳定工况下设定时间段内的入炉矿物成分以及工艺操作参数；

以在所述入炉矿物成分以及工艺操作参数条件下的反应体系总的吉布斯自由能函数为数学模型的目标函数，以输入和输出冶炼过程体系中各种元素的质量相等为约束条件，建立多相平衡数学模型：

min f(x)

st.A·x＝b

x0

矩阵A是由各相中各组分系数组成的原子系数矩阵，对应的b是由进入反应体系中各元素的总摩尔量组成的列向量，x为各相中各组分的摩尔数，f(x)为反应体系总吉布斯自由能；

采用粒子群算法求解多相平衡下各相中组分的摩尔数；所述粒子群算法包括：

第一步：设置粒子群算法的参数和要求的精度，前述粒子群算法的参数包括粒子数，迭代次数上限，以及速度由以邻域最优值过渡到全局最优值的迭代分界点；同时获取矩阵A以及b；

第二步：获取种群中粒子位置区间范围；

第三步：在粒子位置区间范围内随机初始化粒子群的位置信息，使得粒子的位置位于A·x＝b的超平面内，同时把两次随机初始化的位置信息相减赋给对应种群粒子的速度；

第四步：根据迭代的更新机制，在所述迭代分界点之前利用邻域最优值对速度进行更新，在所述迭代分界点及之后利用全局最优值对速度进行更行；以及依据当前的速度获取更新步长用以更新粒子的位置信息，并更新种群及粒子的历史最优位置；

第五步：检验迭代次数是否达到最初给定值，如达到，种群更新结束，否则返回第四步继续运行，得到平衡时各相中各组分的摩尔数；

预测得到铜冶炼工艺过程中多元素的分配行为以及各组分之间的相互关系。

2.根据权利要求1所述的复杂冶金过程模拟计算方法，其特征在于，所述获取种群中粒子位置区间范围即确定变量x中第j维分量的最大上限值，通过下式确定：

x_jmax＝min(b_i/A_ij|A_ij≠0)；

其中，b_i为体系中相应元素的含量，A_ij为矩阵A中相应的原子系数。

3.根据权利要求1所述的复杂冶金过程模拟计算方法，其特征在于，初始化位置和速度信息包括：

从矩阵A的n列中选出线性无关的m列，用B表示这m阶方阵，用C表示A中剩下的(n-m)列而组成的m×(n-m)子矩阵，对应的变量x可以相应的分解为x＝[x_B；x_C]，则转化为：

A·x＝[B,C]·[x_B；x_C]＝B·x_B+C·x_C＝b

则x_B即通过下式得到：

x_B＝B^-1·b-B^-1·C·x_C

通过随机赋值非基变量x_C于区间[0,x_Cmax]中，对于求解出的基变量x_B，检验其中x_B的每一维分量是否均大于0，如果是，则x＝[x_B；x_C]即成功初始化在约束超平面A·x＝b内；如果x_B中每一维分量并不都大于0，则需要重新随机赋值x_C于区间[0,x_Cmax]中直至求解出的x_B中每一维分量都大于0；

其中，x_Cmax为粒子变量各相应维度的最大上限值。