[发明专利]气化工艺参数区间确定装置及方法

权利要求书

1.一种用于生物质鼓泡流化床空气气化工艺参数区间的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：以气化工艺参数区间作为设计目标，计算若干不同独立设计方案的不同设计目标的模糊目标权系数，依据所述模糊目标权系数对所述若干不同独立设计方案进行模糊聚类操作，其中，所述设计目标包括CO％，产气热值和产气率；

步骤2：将模糊聚类后得到的气化工艺参数区间进行抽样检验，从设计变量区间中随机抽取10～100个样本，利用气化产物预测模型得到相应的设计目标值，判断设计目标值是否符合设计要求，其中，所述气化产物预测模型包括动力学模型、热力学平衡模型或人工神经网络模型；

步骤3：计算各类随机抽取的样本的设计目标值的平均值作为各类代表，对各类代表进行非支配模糊排序，排名第一的类代表所对应的设计目标区间即为设计结果，包含设计变量区间和对应的设计目标预测区间，其中，所述非支配模糊排序法为针对气化工艺设计的技术方案排序法；

利用所述设计目标区间来指导气化装置的生产与运行；

其中，所述设计目标的要求包括：所述CO％最小化且CO％不高于20％，所述产气热值最大化且产气热值不低于4000kJ/Nm³，所述产气率最大化且产气率不低于1.5Nm³/kg；

其中，所述步骤1中所包含的具体步骤，包括：

将所述设计目标的模糊目标权系数和设计变量权系数代入欧氏距离公式中，利用所述欧式距离公式计算不同的设计方案的“距离”来进行聚类操作，并计算聚类过程最后5步的PSF值，选择PSF值最大的一组聚类结果，其中，所述欧式距离计算公式为：

其中，d_ω为带有模糊目标权系数的欧氏距离，l为所述若干不同独立设计方案中除气化温度的设计变量与设计目标的统一编号，t为所述若干不同独立设计方案中设计变量与设计目标的总数，ω_l为权系数，其中，设计目标的模糊目标权系数设计变量权系数均为f_il、f_jl为i和j设计方案中第l个设计变量或设计目标的归一化值；

其中，所述步骤3中所述非支配模糊排序包括如下步骤：

根据所述若干不同独立设计方案中的设计目标值是否满足设计要求，将所述若干不同独立设计方案视为个体，将所述若干不同独立设计方案的集合分成两个子方案集，即满足设计要求的子方案集1和不满足设计要求的子方案集2；

满足设计要求的子方案集1先进行非支配分层，对设计目标值进行归一化处理，然后计算模糊目标权系数和个体决策优属度，对每一层的设计方案按优属度从大到小排序；

不满足设计要求的子方案集2先进行非支配分层，然后建立个体间的模糊相似关系，由模糊相似关系得到模糊相似矩阵，对模糊相似矩阵中各行元素进行求和，得到每个设计方案的相似度，对每一层的设计方案按相似度从小到大排序；

子方案集1与子方案集2合并，子方案集1整体排在子方案集2前面，完成所有设计方案的排序。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设计目标的模糊目标权系数的计算过程如下：

定义偏好关系，其中，“≈”代表设计目标1与设计目标2同等重要，代表设计目标1不如设计目标2重要，代表设计目标1远不如设计目标2重要；

建立一个m×m的矩阵R，并确定下列等价关系式：

其中，c_i、c_j为设计目标，m为设计目标数量，α+β＝γ+δ＝1且0＜α＜γ＜δ＜β＜1，矩阵R的主对角线均为0.5；

对于每一个c_i∈C，计算规范化后的模糊目标权系数的公式如下：

其中，C为设计目标集合，ω(c_i)为设计目标c_i的模糊目标权系数，S_L(c_i，R)、S_L(c_j，R)为矩阵R的第i或j行除主对角线数字外，其余数字的和。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PSF值的计算公式为：

其中，PSF为伪F统计量，n为所述若干不同独立设计方案的总个数，G为当前类数，T为所有设计方案间的总离差平方和，P_G为类内平方和的和。