CN117928261A - 一种直流矿热炉温度控制方法及系统 - Google Patents
一种直流矿热炉温度控制方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种直流矿热炉温度控制方法及系统，涉及直流矿热炉控制技术领域，具体公开的技术方案包括对直流矿热炉进行有限元分析，得到第一有限元分析动态表现，将测试用电机片控制策略逐次替换为动态生成的参考电极控制策略，到若干第二有限元分析动态表现，将实际温度变化表现和不同的第一立体区块集群动态表现进行比对，并将所述第一立体区块集群动态表现有关联关系的第二立体区块集群动态表现筛选出来，记为参考立体区块集群动态表现，并确定出应用的参考电极控制策略，上述技术方案不仅实现了对直流矿炉当下状态的判断，并且能够确定出最优参考电极控制策略，进而提升了直流矿炉内腔的热传导的均衡性。
Description
技术领域
本发明涉及直流矿热炉控制技术领域，尤其涉及一种直流矿热炉温度控制方法及系统。
背景技术
直流矿热炉是一种用于冶炼金属的关键设备，其温度控制对于生产过程的稳定性和效率至关重要。温度控制系统的设计和实施直接影响到炉内矿石的还原速度、金属的提取效率以及整体生产成本，其中，在促进炉腔内的冶炼温度均衡的过程中，常采用的方式是间歇式更换电极正负极，实现对炉腔内电流走向的改变，进而使炉内的热传导更为均衡。
虽然间歇式更换电极正负极能够在一定程度上使炉内的热传导更加的均衡，但仍旧无法对电极控制策略进行优化，无法做到更大限度的促进炉内热传导均衡的效果。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种能够对直流矿热炉的电极控制策略进行优化的直流矿热炉温度控制方法及系统。
本发明公开了一种直流矿热炉温度控制方法，其特征在于，包括：
获取直流矿热炉冶炼矿石的若干矿石参数，得到矿石特征参数组，并对矿石特征参数组进行特征降维，确定出参考矿石特征参数组；
以参考矿石特征参数组和测试用电极控制策略为输入参数，对直流矿热炉进行有限元分析，得到第一有限元分析动态表现，随后，将测试用电机片控制策略逐次替换为动态生成的参考电极控制策略，得到若干第二有限元分析动态表现，并将所述第二有限元分析动态表现和第一有限元动态表现进行关联，并记录关联关系；
基于直流矿热炉的结构特征构建三维热炉模型，并对三维热炉模型的炉腔内部进行网格化划分，生成若干立体区块，并基于第一有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换，得到第一立体区块集群动态表现，并基于第二有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换，得到第二立体区块集群动态表现；
基于第一有限元分析动态表现和第二有限元分析动态表现的关联关系，确定第一立体区块集群动态表现和第二立体区块集群动态表现的关联关系，并对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行热传导均衡评估，并基于评估结果，对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行排序；
基于测试用电极控制策略驱动直流矿热炉，并获取直流矿热炉的实际温度变化表现，并将实际温度变化表现和不同的第一立体区块集群动态表现进行比对，依据吻合程度确定出对应的第一立体区块集群动态表现，并将所述第一立体区块集群动态表现有关联关系的第二立体区块集群动态表现筛选出来，记为参考立体区块集群动态表现；
基于参考立体区块集群动态表现和第二有限元分析动态表现的对应关系，确定出应用的参考电极控制策略。
在本发明公开的一些实施例中，对矿石特征参数组进行特征降维，确定出参考矿石特征参数组的方法包括：
对直流矿热炉若干次应用的矿石颗粒的成分参数和颗粒参数进行采集，并将同时出现的矿石成分参数和矿石颗粒参数进行关联记录，得到矿石特征参数组；
基于每一矿石特征参数组中不同成分参数所属的成分参数筛选区间，对矿石特征参数组进行成分筛选归类，并基于每一矿石特征参数组中不同颗粒参数所属的颗粒参数筛分区间，对成分筛选归类后的矿石特征参数组再次进行颗粒筛选归类，得到若干综合筛分归类组；
对所属同一综合筛分归类组中的矿石特征参数组对应的实际温度变化表现进行相似度比对，若相似度符合预设标准，则认定综合筛分归类组为有效综合筛分归类组；
计算有效综合筛分归类组中的所有矿石特征参数组的平均值，得到参考矿石特征参数组。
在本发明公开的一些实施例中，对所属同一综合筛分归类组中的矿石特征参数组对应的实际温度变化表现进行相似度比对的方法包括：
采集每一矿石特征参数组对应的直流矿热炉内特定温度采集点的温度值变化，并基于特定温度采集点的温度值变化生成温度变化曲线；
将所有温度变化曲线进行对齐，并基于变化曲线之间的曲线差异特征，确定实际温度变化表现之间的相似度；
其中，计算实际温度变化表现之间的相似度的表达式为：
；
其中，为实际温度变化表现的相似度，/>为对温度变化曲线进行纵坐标数值截取的总次数，/>为所有温度变化曲线上对应第/>时间节点的所有纵坐标数值中的最低值，为所有温度变化曲线上对应第/>时间节点的所有纵坐标数值的平均值，/>为所有温度变化曲线上对应第/>时间节点的所有纵坐标数值中的最高值，/>为相似度调整常数，/>为相似度调整系数；
其中，为差异程度判断函数，若/>大于等于预设值，则输出0，若/>小于预设值，则/>输出1。
在本发明公开的一些实施例中，基于第一有限元分析动态表现或第二有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换的方法包括：
依照预设时间间隔，对有限元分析动态表现进行截取，得到若干有限元表现三维展示图，并依据时间序列关系对有限元表现三维展示图进行排序；
基于每一立体区块相对三维热炉模型中的位置坐标，对有限元三维展示图等同位置设定等同温度值采集点；
基于立体区块的尺寸信息，确定对温度值采集点周围进行温度值采集的辅助采集点的数量，并综合辅助采集点采集的温度值和温度值采集点采集的温度值，确定对应立体区块的映射温度；
将不同时间节点对立体区块配置的映射温度的变化表现，确定为立体区块集群动态表现。
在本发明公开的一些实施例中，确定对应立体区块的映射温度的方法包括：
获取立体区块的体积，并基于单位体积对应设定的辅助采集点数量，确定立体区块的辅助采集点的数量；
计算辅助采集点的温度值和温度值采集点的温度值的平均值，得到立体区块的映射温度。
在本发明公开的一些实施例中，对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行热传导均衡评估的方法包括：
针对每一温度采集点均设定有多级温度阈值，实时采集每一温度采集点对应立体区块的映射温度，并记录映射温度值达到每一级温度阈值的时间；
基于不同温度采集点对应的映射温度达到不同级温度阈值的时间，确定热传导均衡评估值。
在本发明公开的一些实施例中，计算热传导均衡评估值的表达式为：
；
其中，为热传导均衡评估值，/>为热传导均衡评估调整系数，/>为第N个温度采集点，/>为第/>个温度采集点的第一权重调整系数，/>为第/>个温度采集点的映射温度达到每一级温度阈值的时间符合标准时间的次数，/>为次数调整常数，/>为第/>个温度采集点的第二权重调整系数，/>为第/>个温度采集点的映射温度达到每一级温度阈值的时间与标准时间的时间差异值，/>为时间调整常数。
在本发明公开的一些实施例中，对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行热传导均衡评估的方法还包括：
针对每一温度采集点均设定有温度标准值；
设定有热传导均衡验证时间，判断冶炼时间达到热传导均衡验证时间时，映射温度达到温度标准值的温度采集点的采集点数量，并根据采集点数量确定热传导均衡评估；
其中，计算热传导均衡评估值的表达式为：
；
其中，为热传导均衡评估值，/>为热传导均衡评估调整系数，/>为映射温度达到温度标准值的温度采集点的采集点数量，/>为采集点数量调整常数。
在本发明公开的一些实施例中，确定实际温度变化表现和第一立体区块集群动态表现的吻合程度的方法包括：
针对直流矿热炉设定有若干实际温度采集区，并实时采集实际温度采集区的实际温度；
将实际温度采集区采集的实际温度按照时间序列的方式和对应的立体区块群的映射温度进行比对，若在每一时间节点上，实际温度和映射温度的差异量均小于等于预设值，则认定实际温度采集区相对第一立体区块集群动态表现吻合；
基于实际温度采集区的热传导的先后次序，对不同的实际温度采集区配置有吻合度相关权重，并将相对第一立体区块集群动态表现吻合的实际温度采集区的吻合度相关权重进行累加，得到吻合程度。
在本发明公开的一些实施例中，还公开有一种直流矿热炉温度控制系统，包括：
第一模块，用于获取直流矿热炉冶炼矿石的若干矿石参数，得到矿石特征参数组，并对矿石特征参数组进行特征降维，确定出参考矿石特征参数组；
第二模块，用于以参考矿石特征参数组和测试用电极控制策略为输入参数，对直流矿热炉进行有限元分析，得到第一有限元分析动态表现，随后，将测试用电机片控制策略逐次替换为动态生成的参考电极控制策略，得到若干第二有限元分析动态表现，并将所述第二有限元分析动态表现和第一有限元动态表现进行关联，并记录关联关系；
第三模块，用于基于直流矿热炉的结构特征构建三维热炉模型，并对三维热炉模型的炉腔内部进行网格化划分，生成若干立体区块，并基于第一有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换，得到第一立体区块集群动态表现，并基于第二有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换，得到第二立体区块集群动态表现，基于第一有限元分析动态表现和第二有限元分析动态表现的关联关系，确定第一立体区块集群动态表现和第二立体区块集群动态表现的关联关系，并对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行热传导均衡评估，并基于评估结果，对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行排序；
第四模块，用于基于测试用电极控制策略驱动直流矿热炉，并获取直流矿热炉的实际温度变化表现，并将实际温度变化表现和不同的第一立体区块集群动态表现进行比对，依据吻合程度确定出对应的第一立体区块集群动态表现，并将所述第一立体区块集群动态表现有关联关系的第二立体区块集群动态表现筛选出来，记为参考立体区块集群动态表现，还用于基于参考立体区块集群动态表现和第二有限元分析动态表现的对应关系，确定出应用的参考电极控制策略。
本发明公开了一种直流矿热炉温度控制方法及系统，涉及直流矿热炉控制技术领域，具体公开的技术方案包括对直流矿热炉进行有限元分析，得到第一有限元分析动态表现，将测试用电机片控制策略逐次替换为动态生成的参考电极控制策略，到若干第二有限元分析动态表现，将实际温度变化表现和不同的第一立体区块集群动态表现进行比对，并将所述第一立体区块集群动态表现有关联关系的第二立体区块集群动态表现筛选出来，记为参考立体区块集群动态表现，并确定出应用的参考电极控制策略，上述技术方案不仅实现了对直流矿炉当下状态的判断，并且能够确定出最优参考电极控制策略，进而提升了直流矿炉内腔的热传导的均衡性。
附图说明
图1为本发明实施例中公开的一种直流矿热炉温度控制方法的方法步骤图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明公开了一种直流矿热炉温度控制方法，其特征在于，参阅图1，包括：
步骤S100，获取直流矿热炉冶炼矿石的若干矿石参数，得到矿石特征参数组，并对矿石特征参数组进行特征降维，确定出参考矿石特征参数组。
在这一步中，主要包括数据采集、特征提取、特征降维和确定参考矿石特征参数组等手段，具体而言，数据采集：从直流矿热炉中采集冶炼矿石的若干参数，这包括矿石的化学成分、颗粒大小、温度等；特征提取：对采集到的数据进行处理，提取矿石的特征参数，例如平均化学成分、颗粒大小的均值、标准差等；特征降维：采用降维技术，如主成分分析（PCA）等，将高维度的矿石特征参数降低到较低维度，以减少数据的复杂性，同时保留关键信息；确定参考矿石特征参数组：在降维后的特征空间中确定参考矿石特征参数组，作为后续分析和模型的参考基准。
在本发明公开的一些实施例中，对矿石特征参数组进行特征降维，确定出参考矿石特征参数组的方法包括：
步骤S101，对直流矿热炉若干次应用的矿石颗粒的成分参数和颗粒参数进行采集，并将同时出现的矿石成分参数和矿石颗粒参数进行关联记录，得到矿石特征参数组。
步骤S102，基于每一矿石特征参数组中不同成分参数所属的成分参数筛选区间，对矿石特征参数组进行成分筛选归类，并基于每一矿石特征参数组中不同颗粒参数所属的颗粒参数筛分区间，对成分筛选归类后的矿石特征参数组再次进行颗粒筛选归类，得到若干综合筛分归类组。
步骤S103，对所属同一综合筛分归类组中的矿石特征参数组对应的实际温度变化表现进行相似度比对，若相似度符合预设标准，则认定综合筛分归类组为有效综合筛分归类组。
步骤S104，计算有效综合筛分归类组中的所有矿石特征参数组的平均值，得到参考矿石特征参数组。
在本发明公开的一些实施例中，对所属同一综合筛分归类组中的矿石特征参数组对应的实际温度变化表现进行相似度比对的方法包括：
步骤S1031，采集每一矿石特征参数组对应的直流矿热炉内特定温度采集点的温度值变化，并基于特定温度采集点的温度值变化生成温度变化曲线。
步骤S1032，将所有温度变化曲线进行对齐，并基于变化曲线之间的曲线差异特征，确定实际温度变化表现之间的相似度。
其中，计算实际温度变化表现之间的相似度的表达式为：
。
其中，为实际温度变化表现的相似度，/>为对温度变化曲线进行纵坐标数值截取的总次数，/>为所有温度变化曲线上对应第/>时间节点的所有纵坐标数值中的最低值，为所有温度变化曲线上对应第/>时间节点的所有纵坐标数值的平均值，/>为所有温度变化曲线上对应第/>时间节点的所有纵坐标数值中的最高值，/>为相似度调整常数，/>为相似度调整系数；
其中，为差异程度判断函数，若/>大于等于预设值，则输出0，若/>小于预设值，则/>输出1。
步骤S200，以参考矿石特征参数组和测试用电极控制策略为输入参数，对直流矿热炉进行有限元分析，得到第一有限元分析动态表现，随后，将测试用电机片控制策略逐次替换为动态生成的参考电极控制策略，得到若干第二有限元分析动态表现，并将所述第二有限元分析动态表现和第一有限元动态表现进行关联，并记录关联关系。
在这一步中，主要包括有限元分析、测试用电极控制策略、动态表现关联，其中，有限元分析：使用有限元分析技术对直流矿热炉进行模拟，考虑矿石的热传导、电磁场等复杂因素，得到第一有限元分析的动态表现；测试用电极控制策略：设计和使用测试用电极控制策略，作为有限元分析的输入参；动态表现关联：逐次替换测试用电极控制策略为动态生成的参考电极控制策略，得到若干第二有限元分析的动态表现；记录并关联这些动态表现之间的关系，以建立电极控制策略的映射关系。
有限元法（Finite Element Method，FEM），有限元法是一种将复杂结构划分为小且简单的子结构单元，通过对这些单元的应力、应变进行分析，从而推断整个结构的方法。在直流矿热炉的有限元分析中，通过将炉腔、电极等结构划分为有限元网格，进行离散化建模，以模拟电磁场和热传导过程。通过有限元法进行热传导分析，考虑炉腔内各部分材料的导热性质，模拟矿石的加热和冷却过程。这包括考虑矿石的热导率、密度、比热容等参数。有限元法可以模拟电流在电极和矿石之间的分布，以及在炉腔内的电场分布，这对于理解电极和矿石的相互作用以及炉内电流密度分布至关重要，控制策略集成，在有限元分析中，还集成测试用电极控制策略和动态生成的参考电极控制策略，通过在模拟中应用不同的电极控制策略，评估其对炉腔温度分布的影响，动态模拟，有限元法允许进行动态模拟，即考虑时间因素，对于模拟直流矿热炉在运行过程中温度的实时变化非常关键，可以通过逐步替换电极控制策略，得到若干时间点上的温度分布情况。
步骤S300，基于直流矿热炉的结构特征构建三维热炉模型，并对三维热炉模型的炉腔内部进行网格化划分，生成若干立体区块，并基于第一有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换，得到第一立体区块集群动态表现，并基于第二有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换，得到第二立体区块集群动态表现。
在这一步中，主要包括结构特征建模、网格化划分、映射变换、第二有限元分析动态表现，其中，结构特征建模：基于直流矿热炉的结构特征，包括炉腔形状、电极布局等，建立三维热炉模型；网格化划分：对三维热炉模型的炉腔内部进行网格化划分，生成若干立体区块；映射变换：使用第一有限元分析的动态表现，对立体区块进行映射变换，得到第一立体区块集群的动态表现；第二有限元分析动态表现：使用第二有限元分析的动态表现，同样进行映射变换，得到第二立体区块集群的动态表现。
在本发明公开的一些实施例中，基于第一有限元分析动态表现或第二有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换的方法包括：
步骤S301，依照预设时间间隔，对有限元分析动态表现进行截取，得到若干有限元表现三维展示图，并依据时间序列关系对有限元表现三维展示图进行排序。
步骤S302，基于每一立体区块相对三维热炉模型中的位置坐标，对有限元三维展示图等同位置设定等同温度值采集点。
步骤S303，基于立体区块的尺寸信息，确定对温度值采集点周围进行温度值采集的辅助采集点的数量，并综合辅助采集点采集的温度值和温度值采集点采集的温度值，确定对应立体区块的映射温度。
在本发明公开的一些实施例中，确定对应立体区块的映射温度的方法包括：
步骤S3031，获取立体区块的体积，并基于单位体积对应设定的辅助采集点数量，确定立体区块的辅助采集点的数量；
步骤S3032，计算辅助采集点的温度值和温度值采集点的温度值的平均值，得到立体区块的映射温度。
步骤S304，将不同时间节点对立体区块配置的映射温度的变化表现，确定为立体区块集群动态表现。
步骤S400，基于第一有限元分析动态表现和第二有限元分析动态表现的关联关系，确定第一立体区块集群动态表现和第二立体区块集群动态表现的关联关系，并对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行热传导均衡评估，并基于评估结果，对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行排序。
在这一步中，主要包括关联关系确定和热传导均衡评估，关联关系确定：基于第一有限元分析动态表现和第二有限元分析动态表现的关联关系，确立第一立体区块集群动态表现和第二立体区块集群动态表现之间的关联关系；热传导均衡评估：对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行热传导均衡评估，根据评估结果对其进行排序。
在本发明公开的一些实施例中，对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行热传导均衡评估的方法包括：
步骤S401，针对每一温度采集点均设定有多级温度阈值，实时采集每一温度采集点对应立体区块的映射温度，并记录映射温度值达到每一级温度阈值的时间。
步骤S402，基于不同温度采集点对应的映射温度达到不同级温度阈值的时间，确定热传导均衡评估值。
在本发明公开的一些实施例中，计算热传导均衡评估值的表达式为：
。
其中，为热传导均衡评估值，/>为热传导均衡评估调整系数，/>为第N个温度采集点，/>为第/>个温度采集点的第一权重调整系数，/>为第/>个温度采集点的映射温度达到每一级温度阈值的时间符合标准时间的次数，/>为次数调整常数，/>为第/>个温度采集点的第二权重调整系数，/>为第/>个温度采集点的映射温度达到每一级温度阈值的时间与标准时间的时间差异值，/>为时间调整常数。
在本发明公开的一些实施例中，对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行热传导均衡评估的方法还包括：
步骤S403，针对每一温度采集点均设定有温度标准值。
步骤S404，设定有热传导均衡验证时间，判断冶炼时间达到热传导均衡验证时间时，映射温度达到温度标准值的温度采集点的采集点数量，并根据采集点数量确定热传导均衡评估。
其中，计算热传导均衡评估值的表达式为：
。
其中，为热传导均衡评估值，/>为热传导均衡评估调整系数，/>为映射温度达到温度标准值的温度采集点的采集点数量，/>为采集点数量调整常数。
步骤S500，基于测试用电极控制策略驱动直流矿热炉，并获取直流矿热炉的实际温度变化表现，并将实际温度变化表现和不同的第一立体区块集群动态表现进行比对，依据吻合程度确定出对应的第一立体区块集群动态表现，并将所述第一立体区块集群动态表现有关联关系的第二立体区块集群动态表现筛选出来，记为参考立体区块集群动态表现。
在这一步中，主要包括电极控制策略测试、实际温度获取、动态表现比对和筛选关联关系；电极控制策略测试：利用测试用电极控制策略驱动直流矿热炉；实际温度获取：获取直流矿热炉的实际温度变化表现；动态表现比对：将实际温度变化表现与不同的第一立体区块集群动态表现进行比对，找到与之吻合的第一立体区块集群动态表现；筛选关联表现：根据关联关系，筛选出与第一立体区块集群动态表现关联的第二立体区块集群动态表现，记为参考立体区块集群动态表现。
在本发明公开的一些实施例中，确定实际温度变化表现和第一立体区块集群动态表现的吻合程度的方法包括：
步骤S501，针对直流矿热炉设定有若干实际温度采集区，并实时采集实际温度采集区的实际温度。
步骤S502，将实际温度采集区采集的实际温度按照时间序列的方式和对应的立体区块群的映射温度进行比对，若在每一时间节点上，实际温度和映射温度的差异量均小于等于预设值，则认定实际温度采集区相对第一立体区块集群动态表现吻合。
步骤S503，基于实际温度采集区的热传导的先后次序，对不同的实际温度采集区配置有吻合度相关权重，并将相对第一立体区块集群动态表现吻合的实际温度采集区的吻合度相关权重进行累加，得到吻合程度。
步骤S600，基于参考立体区块集群动态表现和第二有限元分析动态表现的对应关系，确定出应用的参考电极控制策略。
上述步骤S100-S600，整个过程涵盖了矿石特征提取、有限元分析、结构建模、动态表现关联、实际温度比对等多个复杂步骤，以优化直流矿热炉的温度控制系统。这种方法结合了实验、数值模拟和数据分析，旨在提高炉内温度分布的均匀性。
在本发明公开的一些实施例中，还公开有一种直流矿热炉温度控制系统，包括：第一模块、第二模块、第三模块和第四模块。
所述第一模块用于获取直流矿热炉冶炼矿石的若干矿石参数，得到矿石特征参数组，并对矿石特征参数组进行特征降维，确定出参考矿石特征参数组。
所述第二模块用于以参考矿石特征参数组和测试用电极控制策略为输入参数，对直流矿热炉进行有限元分析，得到第一有限元分析动态表现，随后，将测试用电机片控制策略逐次替换为动态生成的参考电极控制策略，得到若干第二有限元分析动态表现，并将所述第二有限元分析动态表现和第一有限元动态表现进行关联，并记录关联关系。
所述第三模块用于基于直流矿热炉的结构特征构建三维热炉模型，并对三维热炉模型的炉腔内部进行网格化划分，生成若干立体区块，并基于第一有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换，得到第一立体区块集群动态表现，并基于第二有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换，得到第二立体区块集群动态表现，基于第一有限元分析动态表现和第二有限元分析动态表现的关联关系，确定第一立体区块集群动态表现和第二立体区块集群动态表现的关联关系，并对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行热传导均衡评估，并基于评估结果，对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行排序。
所述第四模块用于基于测试用电极控制策略驱动直流矿热炉，并获取直流矿热炉的实际温度变化表现，并将实际温度变化表现和不同的第一立体区块集群动态表现进行比对，依据吻合程度确定出对应的第一立体区块集群动态表现，并将所述第一立体区块集群动态表现有关联关系的第二立体区块集群动态表现筛选出来，记为参考立体区块集群动态表现，还用于基于参考立体区块集群动态表现和第二有限元分析动态表现的对应关系，确定出应用的参考电极控制策略。
本发明公开了一种直流矿热炉温度控制方法及系统，涉及直流矿热炉控制技术领域，具体公开的技术方案包括对直流矿热炉进行有限元分析，得到第一有限元分析动态表现，将测试用电机片控制策略逐次替换为动态生成的参考电极控制策略，到若干第二有限元分析动态表现，将实际温度变化表现和不同的第一立体区块集群动态表现进行比对，并将所述第一立体区块集群动态表现有关联关系的第二立体区块集群动态表现筛选出来，记为参考立体区块集群动态表现，并确定出应用的参考电极控制策略，上述技术方案不仅实现了对直流矿炉当下状态的判断，并且能够确定出最优参考电极控制策略，进而提升了直流矿炉内腔的热传导的均衡性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种直流矿热炉温度控制方法，其特征在于，包括：
获取直流矿热炉冶炼矿石的若干矿石参数，得到矿石特征参数组，并对矿石特征参数组进行特征降维，确定出参考矿石特征参数组；
以参考矿石特征参数组和测试用电极控制策略为输入参数，对直流矿热炉进行有限元分析，得到第一有限元分析动态表现，随后，将测试用电机片控制策略逐次替换为动态生成的参考电极控制策略，得到若干第二有限元分析动态表现，并将所述第二有限元分析动态表现和第一有限元动态表现进行关联，并记录关联关系；
基于直流矿热炉的结构特征构建三维热炉模型，并对三维热炉模型的炉腔内部进行网格化划分，生成若干立体区块，并基于第一有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换，得到第一立体区块集群动态表现，并基于第二有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换，得到第二立体区块集群动态表现；
基于第一有限元分析动态表现和第二有限元分析动态表现的关联关系，确定第一立体区块集群动态表现和第二立体区块集群动态表现的关联关系，并对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行热传导均衡评估，并基于评估结果，对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行排序；
基于测试用电极控制策略驱动直流矿热炉，并获取直流矿热炉的实际温度变化表现，并将实际温度变化表现和不同的第一立体区块集群动态表现进行比对，依据吻合程度确定出对应的第一立体区块集群动态表现，并将所述第一立体区块集群动态表现有关联关系的第二立体区块集群动态表现筛选出来，记为参考立体区块集群动态表现；
基于参考立体区块集群动态表现和第二有限元分析动态表现的对应关系，确定出应用的参考电极控制策略。
2.根据权利要求1所述的一种直流矿热炉温度控制方法，其特征在于，对矿石特征参数组进行特征降维，确定出参考矿石特征参数组的方法包括：
对直流矿热炉若干次应用的矿石颗粒的成分参数和颗粒参数进行采集，并将同时出现的矿石成分参数和矿石颗粒参数进行关联记录，得到矿石特征参数组；
基于每一矿石特征参数组中不同成分参数所属的成分参数筛选区间，对矿石特征参数组进行成分筛选归类，并基于每一矿石特征参数组中不同颗粒参数所属的颗粒参数筛分区间，对成分筛选归类后的矿石特征参数组再次进行颗粒筛选归类，得到若干综合筛分归类组；
对所属同一综合筛分归类组中的矿石特征参数组对应的实际温度变化表现进行相似度比对，若相似度符合预设标准，则认定综合筛分归类组为有效综合筛分归类组；
计算有效综合筛分归类组中的所有矿石特征参数组的平均值，得到参考矿石特征参数组。
3.根据权利要求2所述的一种直流矿热炉温度控制方法，其特征在于，对所属同一综合筛分归类组中的矿石特征参数组对应的实际温度变化表现进行相似度比对的方法包括：
采集每一矿石特征参数组对应的直流矿热炉内特定温度采集点的温度值变化，并基于特定温度采集点的温度值变化生成温度变化曲线；
将所有温度变化曲线进行对齐，并基于变化曲线之间的曲线差异特征，确定实际温度变化表现之间的相似度；
其中，计算实际温度变化表现之间的相似度的表达式为：
；
其中，为实际温度变化表现的相似度，/>为对温度变化曲线进行纵坐标数值截取的总次数，/>为所有温度变化曲线上对应第/>时间节点的所有纵坐标数值中的最低值，/>为所有温度变化曲线上对应第/>时间节点的所有纵坐标数值的平均值，/>为所有温度变化曲线上对应第/>时间节点的所有纵坐标数值中的最高值，/>为相似度调整常数，/>为相似度调整系数；
其中，为差异程度判断函数，若/>大于等于预设值，则输出0，若/>小于预设值，则/>输出1。
4.根据权利要求1所述的一种直流矿热炉温度控制方法，其特征在于，基于第一有限元分析动态表现或第二有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换的方法包括：
依照预设时间间隔，对有限元分析动态表现进行截取，得到若干有限元表现三维展示图，并依据时间序列关系对有限元表现三维展示图进行排序；
基于每一立体区块相对三维热炉模型中的位置坐标，对有限元三维展示图等同位置设定等同温度值采集点；
基于立体区块的尺寸信息，确定对温度值采集点周围进行温度值采集的辅助采集点的数量，并综合辅助采集点采集的温度值和温度值采集点采集的温度值，确定对应立体区块的映射温度；
将不同时间节点对立体区块配置的映射温度的变化表现，确定为立体区块集群动态表现。
5.根据权利要求4所述的一种直流矿热炉温度控制方法，其特征在于，确定对应立体区块的映射温度的方法包括：
获取立体区块的体积，并基于单位体积对应设定的辅助采集点数量，确定立体区块的辅助采集点的数量；
计算辅助采集点的温度值和温度值采集点的温度值的平均值，得到立体区块的映射温度。
6.根据权利要求4所述的一种直流矿热炉温度控制方法，其特征在于，对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行热传导均衡评估的方法包括：
针对每一温度采集点均设定有多级温度阈值，实时采集每一温度采集点对应立体区块的映射温度，并记录映射温度值达到每一级温度阈值的时间；
步骤S402，基于不同温度采集点对应的映射温度达到不同级温度阈值的时间，确定热传导均衡评估值。
7.根据权利要求6所述的一种直流矿热炉温度控制方法，其特征在于，计算热传导均衡评估值的表达式为：
；
其中，为热传导均衡评估值，/>为热传导均衡评估调整系数，/>为第N个温度采集点，为第/>个温度采集点的第一权重调整系数，/>为第/>个温度采集点的映射温度达到每一级温度阈值的时间符合标准时间的次数，/>为次数调整常数，/>为第/>个温度采集点的第二权重调整系数，/>为第/>个温度采集点的映射温度达到每一级温度阈值的时间与标准时间的时间差异值，/>为时间调整常数。
8.根据权利要求4所述的一种直流矿热炉温度控制方法，其特征在于，对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行热传导均衡评估的方法还包括：
针对每一温度采集点均设定有温度标准值；
设定有热传导均衡验证时间，判断冶炼时间达到热传导均衡验证时间时，映射温度达到温度标准值的温度采集点的采集点数量，并根据采集点数量确定热传导均衡评估；
其中，计算热传导均衡评估值的表达式为：
；
其中，为热传导均衡评估值，/>为热传导均衡评估调整系数，/>为映射温度达到温度标准值的温度采集点的采集点数量，/>为采集点数量调整常数。
9.根据权利要求1所述的一种直流矿热炉温度控制方法，其特征在于，确定实际温度变化表现和第一立体区块集群动态表现的吻合程度的方法包括：
针对直流矿热炉设定有若干实际温度采集区，并实时采集实际温度采集区的实际温度；
将实际温度采集区采集的实际温度按照时间序列的方式和对应的立体区块群的映射温度进行比对，若在每一时间节点上，实际温度和映射温度的差异量均小于等于预设值，则认定实际温度采集区相对第一立体区块集群动态表现吻合；
基于实际温度采集区的热传导的先后次序，对不同的实际温度采集区配置有吻合度相关权重，并将相对第一立体区块集群动态表现吻合的实际温度采集区的吻合度相关权重进行累加，得到吻合程度。
10.一种直流矿热炉温度控制系统，其特征在于，包括：
第一模块，用于获取直流矿热炉冶炼矿石的若干矿石参数，得到矿石特征参数组，并对矿石特征参数组进行特征降维，确定出参考矿石特征参数组；
第二模块，用于以参考矿石特征参数组和测试用电极控制策略为输入参数，对直流矿热炉进行有限元分析，得到第一有限元分析动态表现，随后，将测试用电机片控制策略逐次替换为动态生成的参考电极控制策略，得到若干第二有限元分析动态表现，并将所述第二有限元分析动态表现和第一有限元动态表现进行关联，并记录关联关系；
第三模块，用于基于直流矿热炉的结构特征构建三维热炉模型，并对三维热炉模型的炉腔内部进行网格化划分，生成若干立体区块，并基于第一有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换，得到第一立体区块集群动态表现，并基于第二有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换，得到第二立体区块集群动态表现，基于第一有限元分析动态表现和第二有限元分析动态表现的关联关系，确定第一立体区块集群动态表现和第二立体区块集群动态表现的关联关系，并对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行热传导均衡评估，并基于评估结果，对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行排序；
第四模块，用于基于测试用电极控制策略驱动直流矿热炉，并获取直流矿热炉的实际温度变化表现，并将实际温度变化表现和不同的第一立体区块集群动态表现进行比对，依据吻合程度确定出对应的第一立体区块集群动态表现，并将所述第一立体区块集群动态表现有关联关系的第二立体区块集群动态表现筛选出来，记为参考立体区块集群动态表现，还用于基于参考立体区块集群动态表现和第二有限元分析动态表现的对应关系，确定出应用的参考电极控制策略。
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