高炉冶炼中炉温平滑指数法

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1、高炉冶炼中炉温的平滑指数法高炉冶炼中炉温的平滑指数法时间序列建模与优化文献综述汪洋浙江大学数学系引言高炉冶炼是钢铁生产中的重要组成部分，它的能耗约占钢铁联合企业的60%，因此提高对高炉冶炼生产过程的控制水平和准确度从而降低事故发生率和经济损失，可以给钢铁企业带来很大的经济效应。而在这个过程中建立合适的数学模型，有助于我们有效科学合理地分析和解决实际问题。接下来本文将阐述钢铁工业的重要地位及高炉炼铁的自动化发展历程，并讨论数学分析和建模在解决实际问题中的重要重用，最后再深入探讨其中的分支模糊数学以及模糊数学在高炉冶炼

2、中的应用。高炉冶炼的自动化控制简介工业是国民经济的重要组成部分，是推动经济增长的主要动力，工业化发展水平是衡量国家现代化程度和综合国力的重要标志。我国的工业化道路是中国特色新型工业化道路，其中很重要的一部分就是要推动信息化发展，加大信息技术应用力度，提升自动化、智能化和管理现代化水平，提高企业企业产品质量和附加值。而钢铁工业作为所有工业化国家的基础工业之一，对国民经济中的其它工业部门生产都有非常大的影响，还是发展国民经济和国防建设的物质基础。钢铁产量或人均钢产量常被作为衡量一个国家的生产能力及工业化水平的重要标志。

3、高炉冶炼是钢铁联合企业的上游工序，在钢铁生产中一直占据主导地位。为了改善我国钢铁企业的平均技术装备水平偏低的现状，降低能耗，提高资源利用率，提高企业的国际竞争力，并实现环境、社会和经济的共同可持续发展，大力推行和发展高炉冶炼智能自动化控制无疑是必须的，它同时也符合国家对传统工业进行现代化改革和技术革新的大政方针。工业自动化是指在工业生产中尽量减少人工操作和干预，通过参数控制来实现信息处理和过程控制。它是工业革命的产物，同时也促进了工业的进步和发展，如今已被广泛应用到工业生产的各个领域。高炉过程自动化正是工业自动化问

4、题中的一个跨世纪的技术难题。由于高炉冶炼过程的复杂性、非线性和随机性等造成了其中运行机制的不可掌握，高炉冶炼自动化系统的建立是极其艰难的。高炉工业在基础自动化理论的指导下不断进行改进，配料、布料、喷煤等环节已简称基础自动化过程，但至今为止仍无法解决其中最核心的问题——炉温[Si]的闭环自动化控制。长期的研究和实践显示经典控制理论和现代控制理论并不能很好的对高炉冶炼过程进行解释，因此人们必须另辟蹊径。国外从上世纪50年代就开始研究计算机在高炉冶炼中的应用并取得了一系列的数学模型，其中日本70年代后钢铁工业的崛起使得它

5、对高炉工艺的研究处于国际先进水平。随着研究的深入，人们意识到高炉炉温[Si]控制并不是单纯的反馈控制，因而开始高炉炼铁过程中自能自动化控制的研究并开发出了“专家系统”。其中有代表性的应用研究成果有新日铁大分厂2号高炉的SAFAIA系统以及芬兰罗德洛基公司拉赫钢铁厂的“高炉自动控制专家系统”等。“专家系统”在高炉冶炼基础自动化的基础上实行了冶炼工艺过程网络信息化，它可以实现高炉主控室和各操作岗位与管理部门和技术部门的信息和数据资源共享，而根据“专家系统”可以对炉况进行知道和逻辑判断，这使得高炉冶炼自动化步入了智能化阶

6、段。它大大降低了高炉冶炼工人的劳动强度，提高了对高炉冶炼生产过程的控制水平和准确度，降低事故发生率和经济损失，从而相应地提升其中的经济效益。我们需注意到，智能自动化控制的产生并不是偶然的，它的必然性来源于两方面：一是科学技术的进步，由其是计算机和网络硬件和软件技术的发展；而是生产的需要，即工业生产中出现越来越庞大和复杂的过程控制。智能自动化控制的对象比传统控制论的对象具有更强的复杂性，除了之前提到的高度非线性和非确定性外，时滞性、目标的复杂要求等也是其特征。在我国，大型钢铁企业对高炉智能自动化控制研究的投入资金和技

7、术力量相对与国际水平来说都较弱，而由于由国外引进的“专家系统”投入过大，我国容积在300m3以上的250多做大型高炉中只有少数几座高炉应用了“专家系统”，这无疑不利于我国钢铁工业的发展和国际竞争力的提高。企业如果没有自己的技术，就会在市场竞争中一直处于弱势和被动的地位。因此，要进一步推进我国钢铁工业的自动化历程，使我国从钢铁大国逐渐转变为钢铁强国，开发和改进我国特有的具有自主知识产权的高炉冶炼智能自动化系统已成为当务之急。现今国内钢铁联合企业和大学合作开发的高炉智能自动化控制系统有首钢的“人工智能高炉冶炼专家系统”

8、、“鞍钢10号（2580m3）高炉专家系统”以及“马钢2500m3高炉炉况诊断专家系统”等。我国自主开发的“专家系统”与从国外直接引进的“专家系统”在很多方面都有着较大的差异，具有成本相对低、更适合我国本土高炉装备水平、更容易被国内操作者所接受的特点。从此我们可以看出，只有自主研发才是我国发展高炉工艺智能自动化控制的必然选择。数学在实践及高炉冶炼智能自动化控