一种氧化铝溶出过程的自动控制方法与流程

技术特征：
1.一种氧化铝溶出过程的自动控制方法，其特征在于，包括：基于预先建立的氧化铝溶出过程的领域知识库确定当前氧化铝溶出工况启动时加碱流量回路中各运行参数的初始设定值；采集所述溶出过程的相关数据，所述数据包括氧化铝溶出过程中的与苛性比值相关的回路数据、过程数据以及化验数据；采用数据回溯的方式，依据所述采集数据中的化验数据、预先设定的目标值和所述领域知识库，对加碱流量回路的当前设定值进行调整；和/或，采用前馈补偿的方式，依据所述采集数据中的回路数据、过程数据和所述领域知识库，对加碱流量回路的当前设定值进行补偿。2.根据权利要求1所述的自动控制方法，其特征在于，基于预先建立的氧化铝溶出过程的领域知识库确定当前氧化铝溶出工况启动时加碱流量回路中各运行参数的初始设定值，之前，所述方法还包括：采用决策树回归方法对预设时间段内的历史生产数据进行数据挖掘，获得计算知识；对氧化铝溶出过程的现场操作人员的专家经验进行归纳总结，获得专家知识；将所述计算知识和所述专家知识进行整合，建立氧化铝溶出过程的领域知识库；其中，所述计算知识和所述专家知识均是以if
‑
then形式的规则集合存储在所述领域知识库中。3.根据权利要求1或2所述的自动控制方法，其特征在于，采集所述加碱流量回路中的数据之后，所述方法还包括：对采集的时序数据进行预处理；具体地，将时序数据在时间窗口内进行一阶惯性滤波；所述一阶惯性滤波函数为：y(n)＝αx(n) (1
‑
α)y(n
‑
1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式(1)中，α为滤波系数，x(n)为本次采样值，y(n
‑
1)为上次滤波输出值，y(n)为本次滤波输出值。4.根据权利要求1所述的自动控制方法，其特征在于：采用数据回溯的方式，依据所述采集数据中的化验数据、预先设定的目标值和所述领域知识库，对加碱流量回路的当前设定值进行调整，包括：采用数据回溯的方式，计算氧化铝溶出过程苛性比值的化验值r(k)与目标值r
*
的差值e(k)、苛性比值在线智能检测的变化率nk_t；根据领域知识库中的if
‑
then形式的规则，当差值e(k)或变化率nk_t满足条件时，对加碱流量回路的当前设定值进行调整。5.根据权利要求4所述的自动控制方法，其特征在于，所述溶出过程苛性比值的化验值r(k)与目标值r
*
的差值e(k)＝r(k)
‑
r
*
分为五个区间，b1‑
b5分别为0.008
‑
0.012、0.018
‑
0.022、0.028
‑
0.032、0.038
‑
0.042、0.048
‑
0.052，加碱流量回路的调整o1～o5分别为10
‑
12、15
‑
17、20
‑
22、30
‑
35、50
‑
55；依据公式(a1)计算苛性比值在线智能检测在时间窗口t
f
内的变化率，苛性比值在时间窗口t
f
内的变化率，
其中，up_t为时间窗口t
f
内大于零的变化率之和，down_t为时间窗口内小于零的变化率之和，th为变化率之和的阈值；ak_t＝1表示在时间窗口t
f
内苛性比值呈上升趋势，ak_t＝0表示在时间窗口t
f
内苛性比值呈下降趋势，ak_t＝
‑
1表示在时间窗口t
f
内苛性比值没有变化。6.根据权利要求5所述的自动控制方法，其特征在于，采用运行指标苛性比值ak的化验值作为反馈信号进行当前设定值的调整；设当前时刻为k，苛性比值的化验值为r(k)，且对应的各加碱流量回路的历史设定值分别为y1(k
‑
t
σ
‑
t
δ
)、y2(k
‑
t
σ
‑
t
δ
)、y3(k
‑
t
σ
‑
t
δ
)，其中t
σ
为氧化铝溶出过程存在的滞后时间，t
δ
为苛性比值从取样到出结果的时间间隔；s1)当苛性比值的变化率在第一预设范围时，维持加碱流量回路的当前设定值不变；s2)当苛性比值的化验值上升，且变化率误差位于区间(b1,b2]、(b2,b3]、(b3,b4]、(b4,b5]或e(t1)＞b5中，在加碱流量回路的当前设定值基础上减少加碱流量：if b1＜e(k)≤b
2 then y
1sp
(k)＝y
1sp
(k
‑
t
σ
‑
t
δ
)
‑
o1；if b2＜e(k)≤b
3 then y
1sp
(k)＝y
1sp
(k
‑
t
σ
‑
t)
‑
o2；if b3＜e(k)≤b
4 then y
1sp
(k)＝y
1sp
(k
‑
t
σ
‑
t)
‑
o3；if b4＜e(k)≤b
5 then y
1sp
(k)＝y
1sp
(k
‑
t
σ
‑
t)
‑
o4；if e(k)＞b
5 then y
1sp
(k)＝y
1sp
(k
‑
t
σ
‑
t)
‑
o5；s3)当苛性比值的化验值下降，且变化率误差位于区间[
‑
b2,
‑
b1)、[
‑
b3,
‑
b2)、[
‑
b4,
‑
b3)、[
‑
b5,
‑
b4)或e(t1)＜
‑
b5中，在加碱流量回路的当前设定值基础上增加加碱流量：if
‑
b2≤e(k)＜
‑
b
1 then y
1sp
(k)＝y
1sp
(k
‑
t
σ
‑
t) o1；if
‑
b3≤e(k)＜
‑
b
2 then y
1sp
(k)＝y
1sp
(k
‑
t
σ
‑
t) o2；if
‑
b4≤e(k)＜
‑
b
3 then y
1sp
(k)＝y
1sp
(k
‑
t
σ
‑
t) o3；if
‑
b5≤e(k)＜
‑
b
4 then y
1sp
(k)＝y
1sp
(k
‑
t
σ
‑
t) o4；ife(k)＜
‑
b
5 then y
1sp
(k)＝y
1sp
(k
‑
t
σ
‑
t) o5。7.根据权利要求6所述的自动控制方法，其特征在于，采用苛性比值ak在线智能检测的数据作为反馈信号在反馈控制周期对加碱流量的当前设定值进行微调；设当前时刻为k，苛性比值ak的在线智能检测示数为q(k)，则对应的各加碱流量回路的历史设定值为y(k
‑
t
σ
)，其中t
σ
为溶出过程存在的滞后时间，在反馈控制周期t
f
内对加碱流量回路的当前设定值进行调整；m1)在时间窗口t
f
内，苛性比值在线智能检测的变化率在第二预设范围时且达到控制周期，维持加碱流量回路的当前设定值不变：m2)在时间窗口t
f
内苛性比值的在线智能检测示数上升且达到控制周期，在加碱流量回路的当前设定值基础上降低加碱流量：ift＞t
f and ak_t＝1then
m3)在时间窗口t
f
内苛性比值的在线智能检测示数下降且达到控制周期，在加碱流量回路的当前设定值基础上增加加碱流量：if t＞t
f and ak_t＝0then8.根据权利要求7所述的自动控制方法，其特征在于，所述采用前馈补偿的方式，依据所述采集数据中的回路数据、过程数据和所述领域知识库，对加碱流量回路的当前设定值进行补偿，包括：根据硅前的铝硅比a/s、赤泥的铝硅比a/s、循环碱液的苛性碱浓度nk和循环碱液的苛性比值ak的变化信息对加碱流量回路的当前设定值进行补偿；p1)硅前a/s前馈补偿；根据硅前a/s的变化信息在前馈补偿周期t
b1
内调整溶出过程的加碱流量，相邻两个硅前a/s的差值记为δ1；当硅前a/s增大时，增加对加碱流量回路的当前设定值的补偿，当硅前a/s降低时，减少对加碱流量回路的当前设定值的补偿，p2)赤泥a/s前馈补偿；根据赤泥a/s的变化信息在前馈补偿周期t
b2
内调整溶出过程的加碱流量，相邻两个赤泥a/s的差值记为δ2；当赤泥a/s增大时，增加对加碱流量回路的当前设定值的补偿，当赤泥a/s降低时，减少对加碱流量回路的当前设定值的补偿，p3)循环碱液苛性碱浓度前馈补偿根据苛性碱浓度的变化信息在前馈补偿周期t
b3
内调整溶出过程的加碱流量，相邻两个苛性碱浓度差值记为δ3；当苛性碱浓度降低时，增加对加碱流量回路的当前设定值的补偿，当苛性碱浓度增大时，减少对加碱流量回路的当前设定值的补偿，p4)循环碱液苛性比值前馈补偿根据苛性比值的变化信息在前馈补偿周期t
b4
内调整溶出过程的加碱流量，相邻两个苛性比值差值记为δ4；当苛性比值降低时，增加对加碱流量回路的当前设定值的补偿。
当苛性比值增大时，减少对加碱流量回路的当前设定值的补偿。9.根据权利要求8所述的自动控制方法，其特征在于，根据所述调整后的加碱流量回路的设定值和所述补偿后的加碱流量回路的设定值，计算加碱流量回路的最终设定值；y
sp
(k)＝y
1sp
(k) φ1(k) φ2(k) φ3(k) φ4(k)。10.根据权利要求9所述的自动控制方法，其特征在于，所述方法还包括：对加碱流量回路的最终设定值进行限幅，其中，y
min
＝80m3/h，y
max
＝300m3/h分别为加碱流量回路的下限值和上限值。

技术总结
一种氧化铝溶出过程的自动控制方法，包括：基于预先建立的氧化铝溶出过程的领域知识库确定加碱流量回路中各运行参数的初始设定值；采集溶出过程的相关数据，数据包括氧化铝溶出过程中的与苛性比值相关的回路数据、过程数据以及化验数据；采用数据回溯的方式，依据采集数据中的化验数据、预先设定的目标值和所述领域知识库，对加碱流量回路的当前设定值进行调整；和/或，采用前馈补偿的方式，依据采集数据中的回路数据、过程数据和所述领域知识库，对加碱流量回路的当前设定值进行补偿。上述自动控制方法借助于反馈信息和前馈补偿方式实现自动调整溶出过程中的加碱流量回路设定值，有效提升苛性比值的合格率。有效提升苛性比值的合格率。有效提升苛性比值的合格率。


技术研发人员：柴天佑 贾瑶 于力一 赵亮 胡佳浩
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：2021.06.18
技术公布日：2021/10/8