[发明专利]基于数据与知识的铝电解槽过程控制参数获取方法及设备

权利要求书

1.一种基于数据与知识的铝电解槽过程控制参数获取方法，其特征在于，所述方法包括：

通过尺度图和能量谱密度对历史正常化槽电压数据进行时频分析，得到预定范围的与氧化铝浓度状态信息相关的频段和低频槽噪声对应频段；

基于多分辨分析理论将包括氧化铝浓度状态信息、低频槽噪声在内的信号分量从槽电压信号中分离；

根据各信号分量的频段进行重组得到具有相应工业语义知识的状态特征变量；

基于所述状态特征变量设计满足铝电解槽过程控制所需的关键参数；

重组得到具有相应工业语义知识的状态特征变量包括：

步骤a、依据各信号分量所含工业语义知识，对分离出来的信号分量分组；

步骤b、对分组后的信号分量进行重组得到相应状态特征变量；

所述步骤a包括：

对正常化槽电压数据进行J₀级平移不变小波变换，并依据分离结果将具有不同铝电解槽况语义知识的平滑信号和细节信号进行如下分组，其中，设J₀∈N⁺是平移不变离散小波变换的分解层数：

作为表观氧化铝浓度曲线，对应氧化铝浓度区，表征氧化铝浓度变化的信号分量；

当j₁≤j≤J₀时的细节为一组，对应低频槽噪声区，表征阳极移动、出铝操作和阳极效应及其引起的铝液波动的信号分量；其中，

ε₀，ε₁为任意小实数；为频段[1×10^-3+ε₀,3×10^-3+ε₁]Hz频段内局部的能量聚集区信息分量对应的带通滤波器通带；τ_j＝2^j-1；Δt为采样间隔；

当j₂≤j≤j'₁时的细节为一组，为噪声过渡频段区；其中，ε₂为任意小实数；为过渡频段[3×10^-3+ε₁,6×10^-3+ε₂]Hz内信号对应的滤波器通带；

当j₃≤j≤j'₂时的细节为一组，对应次低频槽噪声区，受到包括打壳下料、系列电流波动在内的因素的影响；其中，

ε₃为任意小实数；为过渡频段[6×10^-3+ε₂,5×10^-2+ε₃]Hz内信号对应的滤波器通带；

所述步骤b包括：

①定义与氧化铝浓度状态信息相关的状态特征变量——表观氧化铝浓度曲线作为从正常化槽电压U₀中获取的与氧化铝浓度变化相关的状态特征变量；

②定义表征阳极移动、出铝操作和阳极效应及其引起的铝液波动的状态特征变量

③定义表征过渡频段内的状态特征变量

④定义表征其他影响铝电解槽稳定性的状态特征变量

所述关键参数包括：表征氧化铝浓度变化率的新斜率，表征低频槽噪声的针摆H和针摆L；所述针摆L表征与阳极移动、出铝操作和阳极效应及其引起的铝液波动相关的低频噪声；针摆H表征包括电解槽打壳、系列电流强烈波动在内因素引入的低频噪声。

2.如权利要求1所述的铝电解槽过程控制参数获取方法，其特征在于，所述方法还包括：基于数据、机理知识和经验知识，使用平移不变小波变换，实现对预定采样频率的表观氧化铝浓度曲线的抽取。

3.如权利要求2所述的铝电解槽过程控制参数获取方法，其特征在于，在所述时频分析中，在尺度图的基础上使用能量谱密度，得到与氧化铝浓度对应的频率范围以及与槽稳定性相关的低频槽噪声频率划分及其频带宽度。

4.如权利要求3所述的铝电解槽过程控制参数获取方法，其特征在于，正常化槽电压数据按频率分成四个频段：氧化铝浓度区、低频槽噪声区、次低频槽噪声区和噪声过渡区；所述分离包括：分离氧化铝浓度区中氧化铝浓度信号分量，获取与氧化铝浓度状态相关的信号分量；分离低频槽噪声区的信号分量，获取阳极移动、出铝操作和阳极效应及其引起的铝液波动信号分量；分离噪声过渡区内的信号分量；分离次低频槽噪声区内的信号分量。