第 33卷 第 5期 控 制 与 决 策 Vol.33 No.5
2018年 5月 Control and Decision May 2018
文章编号: 1001-0920(2018)05-0856-10 DOI: 10.13195/j.kzyjc.2017.1543
有色冶金过程不确定优化方法探讨
阳春华, 韩 洁, 周晓君
†
, 张润东, 桂卫华
(中南大学 信息科学与工程学院,长沙 410083)
摘 要: 有色冶金过程受原料来源多样、工况条件波动、生产成分变化等因素的影响, 存在大量的不确定性, 严重
影响了冶炼生产的稳定性与可靠性. 鉴于此, 综述不同类型不确定性优化问题的描述方法, 具体包括概率不确定
优化问题、模糊不确定优化问题和区间不确定优化问题. 通过分析有色冶金生产过程的特点与需求, 以 3 种典型
的有色冶金过程不确定优化问题为例, 探讨不同类型的有色冶金过程不确定优化方法. 针对氧化铝生料浆配料过
程的概率不确定优化问题, 采用基于 Hammersley sequence sampling(HSS) 的方法实现不确定模型的确定性转换;
针对湿法炼锌除铜过程的模糊不确定优化问题, 采用基于模糊规则的方法进行确定性评估; 针对锌电解分时供电
过程的区间不确定优化问题,采用基于min-max的方法求解鲁棒解. 工业运行数据均验证了上述方法的有效性.
关键词: 有色冶金过程;不确定性度量;不确定优化;概率不确定;模糊不确定;区间不确定
中图分类号: TP273 文献标志码: A
Discussion on uncertain optimization methods for nonferrous
metallurgical processes
YANG Chun-hua, HAN Jie, ZHOU Xiao-jun
†
, ZHANG Run-dong, GUI Wei-hua
(School of Information Science and Engineering,Central South University,Changsha 410083,China)
Abstract: In nonferrous metallurgical processes, due to the variety of raw materials, changing working conditions and the
unstable material quality, there are a lot of uncertainties, which seriously affect the stability and reliability of the smelting
production. In this paper, the description method of the optimization problems under different types of uncertainties are
summarized, including the probability uncertain optimization problems, the fuzzy uncertain optimization problems, and
the interval uncertain optimization problems. Based on the characteristics and requirements of actual industrial processes,
the uncertain optimization methods of some typical nonferrous metallurgical processes are presented. In the optimization
problem under probability uncertainty for blending process of alumina production, the method based on Hammersley
sequence sampling(HSS) is used to transform the uncertain model to a deterministic model. In the optimization problem
under fuzzy uncertainty for the copper removal process of zinc hydrometallurgy, the method based on fuzzy rules is used to
estimate the process conditions. In the optimization problem under interval uncertainty for the power-dispatching control
system in the electrochemical process of zinc, min-max based method is used to search for robust solution. Industrial
results verify the effectiveness of these methods.
Keywords: nonferrous metallurgical process;uncertainty measure;uncertain optimization;probability uncertainty;
fuzzy uncertainty;interval uncertainty
0 引 言
为了提升工业生产过程中的产品质量、减小能
源消耗、提高生产效率和经济效益, 优化控制方法
已经广泛应用于冶金、化工、石油、矿业工程等工
业领域中
[1]
. 随着生产规模的扩大和复杂性的增加,
工业过程的调控与操作中存在大量的不确定因素,
严重影响了工业生产的稳定性和可靠性. 根据过程
不确定信息的来源, 可以将不确定性分为以下 4 种类
型
[2]
: 1) 模型固有的不确定性, 通常包括动力学常数、
物理特性、传输系数等; 2) 过程固有的不确定性, 通
常包括流量和温度变化、质量波动等; 3) 外部不确定
性,通常包括供料情况、产品需求量、价格和环境状况
收稿日期: 2017-11-15;修回日期: 2017-12-29.
基金项目: 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 (61503416, 61533021, 61621062); 中 南 大 学 研 究 生 自 主 探 索 创 新 项 目
(2017zzts136);中南大学创新驱动计划项目(2018CX012).
作者简介: 阳春华 (1965−), 女, 教授, 博士生导师, 从事复杂工业建模与优化控制等研究;韩洁 (1993−), 女, 博士生,
从事不确定优化方法与应用的研究.
†
通讯作者. E-mail: michael.x.zhou@csu.edu.cn