基于模糊聚类算法的铝电解槽控制方法

摘要

本发明公开了一种基于模糊聚类算法的铝电解槽控制方法，其中，该方法包括：S1、由传感器组检测电解槽的槽况参数；S2、由数据采集模块采集由传感器组检测到的槽况参数，提供给计算机控制器；S3、由计算机控制器基于模糊类聚算法对槽况参数进行分析计算，形成控制指令；S4、由槽控机根据控制指令控制电解槽。该控制系统可以实现自动化控制电解槽达到能耗最小和能量平衡的目的。该方法通过模糊类聚算法对电解槽的槽况参数进行分析计算，获得优化的电解槽槽况参数对应的控制指令，再由槽控机根据控制指令控制电解槽，以实现自动化控制电解槽达到能耗最小和能量平衡的目的。

权利要求

1.一种基于模糊聚类算法的铝电解槽控制方法，其特征在于，该方法包括：

S1、由传感器组检测电解槽的槽况参数；其中，所述传感器组包括多个传感器，用于分别检测以下槽况参数：电解槽铝水平、电解质水平、电解温度、分子比、极距、阳极效应系数、阳极压降以及电解质压降；

S2、由数据采集模块采集由传感器组检测到的槽况参数，提供给计算机控制器；其中，所述传感器组检测得到实时变化的槽况参数，所述数据采集模块采集得到离散数值点的槽况参数；

S3、由计算机控制器基于模糊类聚算法对槽况参数进行分析计算，形成控制指令；其中，所述计算机控制器根据接收到的槽况参数，由所述模糊类聚算法模块对槽况参数进行分析，通过多元非线性回归分析的方法得到槽况参数与电解槽能耗和能量平衡的动态响应关系，以能耗最小和能量平衡为目标，获得优化的电解槽槽况参数，形成控制指令；

S4、由槽控机根据控制指令控制电解槽。

说明书

基于模糊聚类算法的铝电解槽控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及铝电解技术领域,尤其涉及一种基于模糊聚类算法的铝电解槽控制方法。

背景技术

[0002] 随着铝电解生产行业的自动化、信息化的发展,铝电解生产企业采集了大量的反映电解槽运行状况的生产数据,在实际生产管理过程中,生产管理人员对电解槽的管理还停留在人工经验上,不能充分发现和利用隐藏在这些数据里的有用的信息和规律,造成生产决策缺少科学依据。如何对这些海量的数据进行有效的分析,找出隐藏在这些数据后面的客观规律,以获得电解槽的槽况及其发展趋势,目前已经存在一些这方面的软件。比如质量管理、自动控制、六西格玛、专家系统等方法在铝电解槽槽况分析方面有应用，但是由于时间短、经验不足等原因，还是需要工艺人员凭借多年现场的工作经验人工的去分析判断槽况，找出病槽并进行处理，同时对电解槽的生产做出决策。这时候决策者的工作经验起着很重要的作用，因此这种方法不够智能。

发明内容

[0003] 鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种铝电解槽区域控制系统及其控制方法，通过模糊类聚算法对电解槽的槽况参数进行分析计算，获得优化的电解槽槽况参数对应的控制指令，再由槽控机根据控制指令控制电解槽，以实现自动化控制电解槽达到能耗最小和能量平衡的目的。

[0004] 为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

[0005] 一种基于模糊聚类算法的铝电解槽控制方法，该方法包括：S1、由传感器组检测电解槽的槽况参数；S2、由数据采集模块采集由传感器组检测到的槽况参数，提供给计算机控制器；S3、由计算机控制器基于模糊类聚算法对槽况参数进行分析计算，形成控制指令；S4、由槽控机根据控制指令控制电解槽。

[0006] 其中，所述槽况参数包括电解槽铝水平、电解质水平、电解温度、分子比、极距、阳极效应系数、阳极压降以及电解质压降。

[0007] 其中，所述传感器组包括多个传感器，用于分别检测所述电解槽铝水平、电解质水平、电解温度、分子比、极距、阳极效应系数、阳极压降以及电解质压降的参数。

[0008] 其中，所述传感器组检测得到实时变化的槽况参数，所述数据采集模块采集得到离散数值点的槽况参数。

[0009] 其中，所述计算机控制器根据接收到的槽况参数，由所述模糊类聚算法模块对槽况参数进行分析，通过多元非线性回归分析的方法得到槽况参数与电解槽能耗和能量平衡的动态响应关系，以能耗最小和能量平衡为目标，获得优化的电解槽槽况参数，形成控制指令。

[0010] 相比于现有技术，本发明实施例中提供的铝电解槽区域控制系统，通过模糊类聚算法对电解槽的槽况参数进行分析计算，获得优化的电解槽槽况参数对应的控制指令，再由槽控机根据控制指令控制电解槽，以实现自动化控制电解槽达到能耗最小和能量平衡的目的。

附图说明

[0011] 图1是本发明实施例提供的铝电解槽区域控制系统的结构框图；

[0012] 图2是本发明实施例提供的铝电解槽控制方法的流程图示。

具体实施方式

[0013] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。

[0014] 在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

[0015] 本发明实施例提供了一种铝电解槽区域控制系统，如图1所示，该铝电解槽区域控制系统包括电解槽100和槽控机200，传感器组300、数据采集模块400和计算机控制器500，其中，计算机控制器500中设置有模糊类聚算法模块501。

[0016] 其中，所述传感器组300设置在所述电解槽100中，用于检测所述电解槽100的槽况参数；所述数据采集模块400连接在所述传感器组300和所述计算机控制器500之间，用于采集由所述传感器组300检测到的槽况参数，并将槽况参数提供给所述计算机控制器500；所述计算机控制器500接收槽况参数，由所述模糊类聚算法模块501对槽况参数进行分析计算，形成控制指令输入到所述槽控机200；所述槽控机200根据所述控制指令控制所述电解槽100，优化电解槽100的槽况参数。

[0017] 如图2所示，如上提供的铝电解槽区域控制系统的控制方法具体包括：

[0018] S1、由传感器组300检测电解槽100的槽况参数。

[0019] S2、由数据采集模块400采集由传感器组300检测到的槽况参数，提供给计算机控制器500。

[0020] S3、由计算机控制器500基于模糊类聚算法对槽况参数进行分析计算，形成控制指令。其中，模糊类聚算法：fuzzy c-means algorithm，简称FCMA或FCM。

[0021] S4、由槽控机200根据控制指令控制电解槽100。

[0022] 其中，所述槽况参数包括电解槽铝水平、电解质水平、电解温度、分子比、极距、阳极效应系数、阳极压降以及电解质压降。

[0023] 其中，所述传感器组300包括多个传感器(图1中仅示例性示出了两个传感器)，用于分别检测所述电解槽铝水平、电解质水平、电解温度、分子比、极距、阳极效应系数、阳极压降以及电解质压降的参数。

[0024] 其中，所述传感器组300检测得到实时变化的槽况参数，所述数据采集模块400采集得到离散数值点的槽况参数。

[0025] 其中，所述计算机控制器500根据接收到的槽况参数，由所述模糊类聚算法模块501对槽况参数进行分析，通过多元非线性回归分析的方法得到槽况参数与电解槽能耗和能量平衡的动态响应关系，以能耗最小和能量平衡为目标，获得优化的电解槽槽况参数，形成控制指令。

[0026] 作为一个具体的例子，在铝电解企业中进行了实验：采用铝电解槽电流为240kA，电解槽内电解质的量为10吨，加入料量为3.2kg，电解槽有8个下料器。在计算机控制系统中，将氧化铝浓度控制在目标值设定为2％，氧化铝加料间隔120s。将阳极效应等待时间、阳极效应时间长度、电解槽电压针振、电压摆动、双死区控制范围的精确自动化控制，保证电解铝过程中节能技术的应用和生产过程的平稳运行，减小技术参数摆动程度。基于本发明实施例提供的铝电解槽区域控制系统和控制方法，采用模糊类聚算法对电解槽铝水平、电解质水平、电解温度、分子比、极距、阳极效应系数、阳极压降、电解质压降等技术参数的控制值进行评估，并进行技术参数的优化，从而提高电解铝过程中各项技术措施的过程控制能力，保持电解槽运行的节能性和稳定性。可使电解槽平均电压降低到3.950-4.000V，原铝吨铝交流电耗在原有基础上下降400kWh以上。为企业实现“四低一高”(即：低氧化铝浓度、低电解温度、低分子比、低效应系数、高极距)工艺技术改进打下良好的基础。

[0027] 综上所述，本发明实施例中提供的铝电解槽区域控制系统，通过模糊类聚算法对电解槽的槽况参数进行分析计算，获得优化的电解槽槽况参数对应的控制指令，再由槽控机根据控制指令控制电解槽，以实现自动化控制电解槽达到能耗最小和能量平衡的目的。

[0028] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0029] 以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。