[发明专利]一种多信息融合的高炉布料过程料面形状建模方法

摘要

本发明公开了一种多信息融合的高炉布料过程料面形状建模方法，其内容包括：根据流体力学和统计学规律建立炉料堆积模型，采用机理法推导得出高炉布料过程料面模型函数，建立一个参数化的预测模型，求解原始料面形状参数，确定炉料堆积方程；基于支持向量机回归的雷达散点数据拟合获取原始料面形状：根据雷达所测数据求解预测模型的原始料面形状参数：使用雷达测量高炉中不同半径多个点位的料面高度信息，采用支持向量机在回归问题的应用对料面高度散点进行拟合得到料面函数曲线；根据布料机理关系和雷达数据确定相关参数，以此校正预测模型；基于离散元法的仿真结果进行料面形状参数校正；得到新的料面形状函数作为输出结果并反馈作为下一次的原始料面。

主权项

1.一种多信息融合的高炉布料过程料面形状建模方法，其特征在于：一种多信息融合的高炉布料过程料面形状建模方法，内容包括如下步骤：1.1、根据流体力学和统计学规律建立炉料堆积模型，采用机理法推导得出高炉布料过程料面模型函数，建立一个参数化的预测模型，求解原始料面形状参数，确定炉料堆积方程；根据颗粒堆积规律，确定高斯函数和三角函数作为炉料堆积方程的基本函数，根据炉料落点参数求解方法得到的炉料落点位置使用不同的函数描述方式；选择原则是：当落点位置为平面或者斜率较小时使用高斯函数描述方法；当落点为斜面且斜率比较大时使用三角函数描述方法；具体描述方法如下：(1)高斯函数描述方法：(2)三角函数描述方法：利用符号函数sgn(x)：将(1)式和(2)式两种函数结合得到如下料面形状预测模型：(4)式中待确定的参数为A、B、C、D和E五个参数，其中：A是堆积轮廓最高点，根据炉料总量确定；B是炉料落点位置，根据炉料落点位置确定；C是炉喉半径，为高炉固定数据常数；D是落点料面斜率，根据原始料面形状确定；E是料线深度，根据探尺检测；1.2、基于支持向量机回归的雷达散点数据拟合获取原始料面形状：根据雷达所测数据求解预测模型的原始料面形状参数：使用雷达测量高炉中不同半径多个点位的料面高度信息，采用支持向量机在回归问题的应用对料面高度散点进行拟合得到料面曲线；利用高炉所安装的雷达装置，采集高炉中部分坐标点的料面高度信息；首先为高炉料面建立一个极坐标系；使用雷达测量高炉中不同半径多个点位的料面高度信息，再采用支持向量回归方法对料面高度散点进行拟合得到料面函数曲线；1.3、根据布料机理关系和雷达数据确定相关参数，以此校正预测模型；1.4、基于离散元法的仿真结果进行料面形状参数校正；所述的离散元法就是把研究对象分离为刚性元素的集合，使每个元素满足牛顿第二定律，用中心差分的方法求解各元素的运动方程，得到研究对象的整体运动形态；根据高炉布料过程实质是炉料运动过程，这个过程是受力学法则支配的；为了定量分析炉料分布，首先建立布料方程；炉料在高炉三维模型中进行运动，炉料通过导料管进入高炉，在溜槽上的运动符合运动定律，离开溜槽作平抛运动，最终在原始料面上进行堆积；根据布料制度设置溜槽的倾角和旋转角速度，根据一批炉料的总量再设置颗粒数量，最后根据力学方程进行仿真计算，得到一次布料后的高炉料面形状三维仿真图，读取一个切面上的料面高度信息，将拟合料面函数曲线和采用机理法推导得出高炉布料过程料面模型函数加权整合，来校正料面形状函数；1.5、得到新的料面形状函数作为输出结果并反馈作为下一次的原始料面。