递级控制化学成分预测系统的制作方法

专利名称：递级控制化学成分预测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冶金工业大系统中，采用理化反应模型和经验推理相结合的方式，在多层面上实现多元预估和控制，建立的递级控制烧结矿化学成分预测系统，属于冶金大系统自动控制技术领域。
背景技术：
冶金中的烧结是一个大滞后、慢时变的工艺过程，从配料室到烧结完成大约需要二小时左右，在这一过程中，烧结矿中的化学成分(TFe、R、SiO2、CaO、FeO等)变化既动态，又相互影响。化学成分控制得好坏标志着烧结系统控制水平的高低。
上个世纪八十年代日本钢铁公司在日本住友金属公司小仓厂建立了自回归和多元回归模型预测和控制烧结矿化学成分(CaO、SiO2、MgO、FeO)系统。为使模型的形式比较简单，便于计算，满足实时控制要求，研究采用时间序列建模方法，建立离散形式的线性输入-输出模型，即SISO受控自回归模型(Car模型)。在此基础上，歌山4号烧结机又建立了MISO带外生可观察变量受控自回归模型(CarX模型)。在我国，中南大学与鞍钢合作，于1993年为鞍钢3号烧结机开发了化学成分超前预测模型，模型采用系统辨识的方法分析了烧结矿中的FeO含量与烧结矿中的TFe、SiO2、CaO、MgO等生成物成分之间的关系，并提前2小时预报烧结矿中FeO、TFe、SiO2、CaO的成分。然而，由于受当时计算机设备性能限制，模型只能建立在对过去数据进行分析归纳的基础上，去揭示化学成分与某些控制变量间的关系。因此，模型无法进行在线预测分析。随后，南钢集团、太钢、邯郸钢铁公司相继开发了烧结矿化学成分预报模型。其中以昆明理工大学和昆明钢铁公司联合开发的“BP神经网络模型对烧结矿质量预报”为最佳，该模型以混合料中的TFe、SiO2、CaO为输入量，以烧结矿中的TFe、SiO2、碱度R为输出量，建立了3×5×3阶神经网络。它利用变步长和加动量因子的方法实现了实时预测，网络的权值修正算法为W(n+1)=W(n)+λ(n)[d(n)+αλ(n-1)λ(n)*d(n-1)]]>系统收敛速度快。但是，由于该系统建立在BP网络基础上，存在着局部最小和泛化能力低的不足。尤其，在系统受到干扰等随机影响，系统的实时数据样本超越训练样本时，系统很难实现全局优化控制。此外，澳大利亚坎伯里国家大学Meng Joo Er博士也于2000年研究了烧结过程大滞后性和复杂性后，提出了用解耦方法分别建立烧结矿成分模糊神经网络模型。这个模型虽然可在线预测烧结矿各成分值，但由于烧结过程是固相、液相和气相相互渗透和相互影响的过程，很难在一个层面上实现多元预估和控制。为了克服以上烧结矿化学成分预测控制系统存在的不足，本发明研究并提供了一种递级控制的烧结矿化学成分预测系统。

发明内容
本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统，以控制成分为烧结过程控制的目的，采用理化反应模型和经验推理相结合的方式，在多层面上实现多元预估和控制，从而建立基于快速决策的烧结矿化学成分控制系统。
本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统主要由人机界面、决策部、执行部和设备控制级组成。其中，决策部由知识库、推理库、比较排序和求精、动态组合以及时间协调器构成；执行部由失败恢复(重规划请求)、控制策略(规划请求)、规划解释、物料平衡系统和烧透点控制系统以及数据库构成；设备控制级由自动控制系统和数据处理系统构成。
冶金工业中的烧结是将矿粉与燃料粉及适当量的熔剂粉加水后混匀，在特制烧结设备上经高温点火，强迫通风，令所含燃料燃烧，导致混合料部分熔化，冷却后结成不规则的块状，即烧结矿。在现代烧结矿生产中，带式烧结机应用最为广泛。烧结机由多个篦条构成的台车组成链带式结构，在链轮带动下作循环式运动。当台车运转到向上位置时，装入已配合好的混合料，随即高温点火。这时，由于台车下部风箱负压作用，料层由上向下吸入空气使燃烧持续进行。当台车运行至机尾，烧结过程完成。炽热的成品烧结矿自然倾倒于破碎、筛分系统中形成产品。
烧结过程各物料的平衡关系如下新原料＝匀矿+烧结粉+小球团+副原料混合料(干)＝新原料+粉焦+返矿混合料(湿)＝混合料(干)+工艺水烧结饼＝混合料(湿)+铺底料-烧损＝成品烧结矿+返矿+铺底料成品烧结矿粒度5~50mm铺底料粒度10~20mm
返矿粒度-5mm烧结粉(BF筛下)-5mm成品烧结矿按化学成分可分为自然碱度、自熔性及超高碱度几大类。
自然碱度指配料中不加入熔剂，依原始矿粉成分决定最终产品的矿物组成。
自熔性烧结矿按高炉炉渣要求的碱度依矿石及燃料配入适量的熔剂。烧结矿本身不需外加熔剂造渣。
高碱度烧结矿为烧结矿的碱度高于高炉炉渣碱度时的烧结矿。烧结矿碱度提高后可以改善本身的诸多性能，如强度，还原性等。在超高碱度烧结矿中，当中和焦炭酸性造渣物质尚有剩余时，常须配加酸性原料，如球团矿等天然矿。
成品烧结矿质量要求主要有(1)含铁量高，以减少吨铁渣量，一般为扣除碱性物质后，铁量约含60％；(2)还原性好，烧结矿中FeO的含量少于10％；(3)强度足够，如转鼓指数＞6.33毫米，强度应大于78％，而转鼓指数＜0.5毫米，强度＜5％；(4)粒度均匀。
烧结矿的物化特性如下(1)化学成分CaO/SiO21.55~1.75倍TFe56~57.5％SiO25.5~6.3％Al2O3＜2.1％FeO6~8％(2)物理性质RDI(还原粉化指数＜3mm)＜40％TI(转鼓指数＞10mm)＞65％含粉率(＜5mm)＜5％1烧结矿碱度的影响不同碱度对利用系数和烧结矿转鼓强度的影响，可从试验结果得出，。当烧结矿SiO2含量一定时，随碱度提高，利用系数呈显著上升趋势，垂直烧结速度也明显加快(由19.34毫米/分提高到21.47毫米/分)。碱度从1.6上升到2.00，烧结矿转鼓强度从54.67％提高到64％，有很大改善。这主要是因为高碱度烧结矿原料中配有较多的CaO，使料层透气性大大改善，烧结过程的氧化性气氛增强，促使液相量相应增多，生成较多铁。同时，由于烧结成品率随碱度升高而提高，固体燃耗也相应下降，由52.39公斤/吨降至51.21公斤/吨。但碱度由1.6提高到2.00后，烧结矿品位从57.37％降至56.46％。
在烧结矿碱度调整管理中，应用计算公式 予以调整。式中，δ——调整百分比配料比。A——碱度目标值B——平均碱度值(实际)D——平均SiO2％(实际)C——石灰石CaO％调整量—— 其实，烧结矿碱度是烧结矿中氧化钙与二氧化硅含量的比值，碱度由这两个成分共同决定，其目标值是1.7。它是以区间作为划分的依据，共划分为几个区间。碱度的调整方法中，样点采样周期每两小时一次，在大于等于1.7+0.05或小于等于1.7-0.05这个区间时，这种情况相当不好，应该尽快改变，也就是只要有一个采样点落在这个区间，就要马上调整，调整量为 作这样较大调整量调整的目的是，尽快使碱度值与目标值靠近。以上这种情况属于管理区间之外。在管理区间中，也分成几个小区间，并就各区间情况也可作出相应的调整。如管理区间中的第一个区间为碱度值1.7-0.02~1.7或1.7~1.7+0.02。这个区间，碱度值比较理想，调整方法是，连续在这区间出现4个样点时，再作调整，调整量是 也就是，在前3个样点出现时，烧结矿中碱度的值稳定，并记录这3个点的信息，当第4个点出现时，再去调整。第二个区间为碱度在1.7-0.03~1.7-0.02或在1.7+0.02~1.7+0.03范围内，样点的碱度值在这个区间时，其状况比上个区间的情况稍微严重一点，此时，调整方法是，有连续3个样点出现在这个区间时再调整，调整量为 也就是，前两个样点出现在这个区间时，等待下一个点的情况，如果还落在这个区间，就要进行调整，以使烧结矿的碱度值向目标值靠近。还有一个区间为碱度在1.7-0.05~1.7-0.03或1.7+0.03~1.7+0.05，这个区间是管理范围之内最严重的情况，所以，此时，只要有一个样点落在这个区间，应当马上进行调整，调整量是 有了调整量后，就应该利用具体的矿石作为调整原料。调整碱度用的是石灰石原料，石灰石中含有CaO这一成分，通过改变它的配比可使碱度值改变。由于碱度是CaO和SiO2的比值，要使碱度按照理想的值变化，就必须同时分析CaO和SiO2的值。当单独考虑碱度时，应固定SiO2的值，只改变CaO成分，就可以从理论上完全控制碱度了。但是，烧结是一个大滞后过程，同时还掺杂了一些不能控制的实际因素，因此，实际烧结中只能对碱度进行较精确地控制，不可能完全精确地去控制它。从调整公式也可得出这样的结论，最终计算出的是增加或减少石灰石配比。当然，这些区间所覆盖的范围包含了所有可能值，不让任何一种可能性遗漏，即保证了区间的完整性。
2SiO2含量的影响随烧结矿中SiO2含量的增加，利用系数略有升高，强度指标变好。当SiO2含量从5.04％提高到5.38％时，利用系数由1.33吨/(米2·小时)上升到1.44t/(米2·小时)，转鼓指数从58.40％提高到60.73％，成品率也由74.66％提高到76.17％。相反，SiO2含量较低时，烧结矿液相量较少，烧结带变薄，垂直烧结速度增快，烧结矿强度就变差。
可见，碱度和SiO2之间有一个最佳值，只有协调好它们的关系，才能得到最理想的状态。分析SiO2的情况，调整计算公式如下 式中调整量 烧结矿含SiO2百分比的目标值是5.6％。调整时，样点采样周期每两小时一次。类似碱度管理方法，分区间进行调整。在区间小于等于(5.6-0.24)％或大于等于(5.6+0.24)％中，属管理区间之外。这样的样点非常不理想，情况严重，只要有一个样点落在这个区间，就必须马上进行调整，调整量为 在管理区间中，也分成好几个小区间，各小区间也有相应的调整量。第一个区间为烧结矿含SiO2百分比5.6％~(5.6+0.08)％或(5.6-0.08)％~5.6％。样点落在这个区间时，说明烧结矿含SiO2的百分比比较稳定。调整方法是，连续有4个样点的值落在这个区间时，才调整，调整量 第二个区间为烧结矿含SiO2百分比为(5.6+0.08)％~(5.6+0.16)％或(5.6-0.16)％~(5.6-0.08)％，在这个区间，显然比上一个区间的值要离目标值更远，也就是相比之下严重些，调整方法是连续有3个点的值落在这个区间时，才调整，调整量 第三个区间为烧结矿含SiO2的百分比(5.6+0.16)％~(5.6+0.24)％或(5.6-0.24)％~(5.6-0.16)％，这个区间是管理范围内最严重的情况，所以，此时，只要有一个样点落在这个区间，就应当马上进行调整，调整量 有具体的调整量后，应将其转换成可操作的原料调整。即通过加入或减少硅砂改变烧结矿中SiO2的含量。
3烧结矿FeO的管理FeOy1，y2，y3，y4，y5(管理基准5.6％-6.6％)4烧结矿转鼓强度管理转鼓指数TIx1，x2，x3，x4，x5(管理基准71％-73％)5烧结矿还原粉化率管理烧结矿还原粉化率z1，z2(管理基准32.5％-38.5％)以上管理的基本步骤为●确定配料比，根据指标计算得出配比的理论值；●计算各种物料的干料量，根据干料量和原料的化学成分依次计算出原料中Fe，CaO，SiO2，等的含量，进行100％的调整；●计算各种物料的主要成分含量，再根据化验值进行适当的配比调整；●对烧结矿中的化学成分进行预测，然后反复调整。
基本原料表

烧结矿质量及配料比表

表中，原料干配比＝湿配比×(1-水份含量)；烧残＝干配比×(1-烧损)；
原料中的各原料成分＝干配比×原料成分含量；烧结矿成分理论值＝各原料成分/总的烧残；CaO实际值＝四批或者五批中的平均值△CaO＝(SiO2最大×R较小+SiO2最小×R较大)/2-CaO实际值或者是取平均值。即取SiO2的平均值进行CaO的调整计算。
△CaO×烧残＝原料中干配比的△CaO干△CaO干/石灰石中的CaO的含量＝△CaCO3△CaCO3/(1-水份含量)＝/CaCO3的湿配比调整量。
CaCO3现在的配比＝△CaCO3+CaCO3原来的配比匀矿现在的配比＝匀矿原来的湿配比-△CaCO3。
生灰配比变动时，一个生灰变动相当于1.5个石灰石变动，且生灰中的CaO含量变化为零，增加生灰配比时要从石灰石中减去相应多的CaO。
返矿配比调整的经验公式如下云粉配比调整＝原来的云粉配比×(100-25-原来的焦比)/(100-28-现在的焦比)并定义K＝(100-25-原来的焦比)/(100-28-现在的焦比)(其中焦比为经验给定)。同理，石灰石的配比则是由原来的配比加上现在换算之后的配比。焦比调整经验规则为返矿 焦比±5％ ±0.1％的焦比±10％±0.15％±15％±0.2％±20％±0.25％控制方案为根据烧结过程的复杂性，本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统采用递级控制策略，分决策层、执行层、设备控制层。其中，决策层包括知识库、推理机、比较排序、求精、动态组合、时间协调器。执行层包括规划解释、控制策略、失败恢复、数据库、规划请求和重规划请求、物料平衡系统、烧透点控制系统。设备控制级由自动控制系统和数据处理系统构成。
成分控制是控制烧结过程的目的。本发明的特点是采用理化反应模型和经验推理相结合的方式，建立基于快速决策的烧结矿化学成分控制系统。系统根据烧结理化参数、操作参数和指标参数建立规则库和推理机制。规则的前件是根据烧结矿的化验结果，采用主成分制方法实现元素提取，通常取物理参数(RDI、M.S)和化学成分(SiO2、CaO、TFe、R、FeO)等作为一组事实；后件是一系列控制策略，其规则的基本形式为IF(U(t)＞A0andU(t-1)＞A1and….U(t-n)＞An→y＝b。推理机制主要来源于理化反应过程、控制流程和工长指令。在得到前件参数后，搜索规则库中与前件相匹配的控制规则，若匹配成功，并在系统范围内，就完成该规则的一系列控制动作，并得到相应的控制策略。实时搜索方法采用“复合优化搜索法”，最先满足条件的节点先启用。当出现同类诸元素(如SiO2和FeO等)相互影响时，采用主成分优先的原则。时间协调器作为规划部的内嵌部件，实行实时调度程序，在几个目标之间协调时间和资源的分配。当系统形成控制策略后，即送入执行部，执行部立即进行规划解释并送入烧结过程的另外两个重要控制系统物料平衡系统和烧透点控制系统。如果出现规划失败或控制策略执行超时等问题，执行部可产生规划请求和重规划请求。
1规则生成●粉焦调整1.IF y1＞＝6.9％&z1，z2均＜＝32.5％，THEN粉焦配比-0.1％2.IF y1∈[6.6％，6.9％]&z1，z2均＜＝32.5％，THEN粉焦配比-0.08％3.IF[y’，y”∈(y1，y2，y3)max.2]∈[6.4％，6.6％]&z1，z2均＜＝32.5％，THEN粉焦配比-0.07％4.IF y1∈[6.1％，6.4％]&z1，z2均＜＝32.5％，THEN粉焦配比-0.05％其中，对粉焦的调整量不采用相加取平均的方法，而是，当几个变量对粉焦的调整方向需求一致时，粉焦调整量叠加；矛盾时，人为确定一个量。
5.IF y1＞＝6.9％&z1，z2∈(32.5％，37.5％)，THEN粉焦配比-0.05％6.IF y1∈[6.6％，6.9％]&z1，z2∈(32.5％，37.5％)，THEN粉焦配比-0.03％7.IF[y’，y”∈(y1，y2，y3)max.2]∈[6.4％，6.6％]&z1，z2∈(32.5％，37.5％)，THEN粉焦配比-0.02％8.IF y1，y2，y3，y4，y5均∈[6.1％，6.4％]&z1，z2∈(32.5％，37.5％)，THEN粉焦配比-0.02％以上5-8规则RDI处于正常范围内，不必调整，按FeO的标准调节。
9.IF y1＜＝5.3％&z1，z2∈(37.5％，38.5％)，THEN粉焦配比+0.1％10.IF y1∈(5.3％，5.6％)&z1，z2∈(37.5％，38.5％)，THEN粉焦配比+0.08％11.IF[y’，y”∈(y1，y2，y3)min.2]∈(5.6％，5.8％)&z1，z2∈(37.5％，38.5％)，THEN粉焦配比+0.07％
12.IF y1∈(5.8％，6.1％]&z1，z2∈(37.5％，38.5％)，THEN粉焦配比+0.05％以上4种情况对粉焦的调节方向需求一致，粉焦↑RDI↓FeO↑13.IF y1＜＝5.3％&z1＞＝38.5％，THEN粉焦配比+0.1％14.IF y1∈(5.3％，5.6％)&z1＞＝38.5％，THEN粉焦配比+0.08％15.IF[y5，y”∈(y1，y2，y3)min.2]∈(5.6％，5.8％)&z1＞＝38.5％，THEN粉焦配比+0.07％16.IF y1∈(5.8％，6.1％)&z1＞＝38.5％，THEN粉焦配比+0.05％在13-16条规则中，对粉焦调节方向需求一致，粉焦↑RDI↓FeO↑但是RDI的情况将更严重。
17.IF y1＜＝5.3％&z1，z2∈(32.5％，37.5％)，THEN粉焦配比+0.05％18.IF y1∈(5.3％，5.6％)&z1，z2∈(32.5％，37.5％)，THEN粉焦配比+0.03％19.IF[y’，y”∈(y1，y2，y3)min.2]∈(5.6％，5.8％)&z1，z2∈(32.5％，37.5％)，THEN粉焦配比+0.02％20.IF y1∈(5.8％，6.1％)&z1，z2∈(32.5％，37.5％)，THEN粉焦配比+0.02％以上17-20规则RDI处于正常范围内，不必调整，按FeO的标准调节。
21.IF y1＞＝6.9％&z1，z2∈(37.5％，38.5％)，THEN比较FeOy，RDIy注TIy＝(△TI/TI目标)*100％；FeOy＝(△FeO/FeO目标)*100％；RDIy＝(△RDI/RDI目标)*100％；其中△TIy＝|x1-TI目标|；△FeOy＝|y1-FeO目标|；△RDIy＝|z1-RDI目标|；若有2个以上的采样值，则取他们与目标值的差的平均值作为△由于转鼓强度的加入使规则从32增加到64，复杂程度增加，但实际上TI也仅在71％-73％(管理目标范围内)用粉焦进行调节(细调)，调节的量比较大(0.05％-0.1％)，不能与RDI和FeO相协调，在TI处于71％-73％时，不予调节，用调台车速度解决。然而，因TI处于使用台车速度调节区域，另外两个变量就得不到调节，规则中的第三个条件得不到满足。解决方法是，完全将TI与另两个变量分开，对于TI不用粉焦调节，在71％-73％范围内不调节，而在其余范围内用台车速度来调节，并将另两个变量放在一起考虑。修改为21.IF y1＞＝6.9％&z1＞＝38.5％，THEN比较FeOy，RDIy
IF FeOy＞＝RDIy-5％，THEN粉焦配比-0.05％IF FeOy＜RDIy-5％，THEN粉焦配比+0.05％22.IF y1∈[6.6％，6.9％]&z1＞＝38.5％，THEN比较FeOy，RDIyIF FeOy＞＝RDIy，THEN粉焦配比-0.03％IF FeOy＜RDIy，THEN粉焦配比+0.03％23.IF[y’，y”∈(y1，y2，y3)min.2]∈[6.3％，6.6％]&z1＞＝38.5％，THEN比较FeOy，RDIyIF FeOy＞＝RDIy-1％，THEN粉焦配比-0.02％IF FeOy＜RDIy-1％，THEN粉焦配比+0.02％24.IF y1∈[6.1％，6.3％]&z1＞＝38.5％，THEN粉焦配比+0.02％25.IF y1＞＝6.9％&z1，z2∈(37.5％，38.5％)，THEN粉焦配比-0.05％26.IF y1∈[6.6％，6.9％]&z1，z2∈(37.5％，38.5％)，THEN粉焦配比-0.03％27.IF[y’，y”∈(y1，y2，y3)min.2]∈[6.3％，6.6％]&z1，z2∈(37.5％，38.5％)，THEN比较FeOy，RDIyIF FeOy＞＝RDIy-2％，THEN粉焦配比-0.02％IF FeOy＜RDIy-2％，THEN粉焦配比+0.02％28.IF y1∈[6.1％，6.3％]&z1，z2∈(37.5％，38.5％)，THEN粉焦配比+0.02％29.IF y1＜＝5.3％&z1＜＝32.5％，THEN比较FeOy，RDIyIF FeOy＞＝RDIy-5％，THEN粉焦配比+0.05％IF FeOy＜RDIy-5％，THEN粉焦配比-0.05％30.IF y1∈[5.3％，5.6％]&z1＜＝32.5％，THEN比较FeOy，RDIyIF FeOy＞＝RDIy，THEN粉焦配比+0.03％IF FeOy＜RDIy，THEN粉焦配比-0.03％31.IF[y’，y”∈(y1，y2，y3)min.2]∈[5.6％，5.9％]&z1＜＝32.5％，THEN比较FeOy，RDIyIF FeOy＞＝RDIy-1％，THEN粉焦配比+0.02％IF FeOy＜RDIy-1％，THEN粉焦配比-0.02％32.IF y1∈[5.9％，6.1％]&z1＜＝32.5％，THEN粉焦配比-0.02％当粉焦槽料位在60％以上时，可作如下调整33.IF x1∈[目标值+0.2，+∞]，THEN追求原因IF原因判明，THEN不必调整IF原因不明，THEN棒磨机装入量调整设定值-3t/h
34.IF x1∈[-∞，目标值-0.2]，THEN追求原因IF原因判明，THEN不必调整IF原因不明，THEN棒磨机装入量调整设定值+3t/h35.IF x1∈[目标值-0.2，目标值-0.1]，THEN追求原因IF原因判明，THEN不必调整IF原因不明，THEN棒磨机装入量调整设定值+2t/h36.IF x1∈[目标值+0.1，目标值+0.2]，THEN追求原因IF原因判明，THEN不必调整IF原因不明，THEN棒磨机装入量调整设定值-2t/h37.IF x1∈[目标值，目标值+0.1]，THEN追求原因IF原因判明，THEN不必调整IF原因不明，THEN棒磨机装入量调整设定值-1t/h38.IF x1∈[目标值-0.1，目标值]，THEN追求原因IF原因判明，THEN不必调整IF原因不明，THEN棒磨机装入量调整设定值+1t/h●碱度调整1.IF5.60％＜y1，y2，y3，y4≤(5.60+0.08)％AND1.7＜x1，x2，x3，x4≤1.7+0.02，THEN SiO2不作调整，碱度以x1，x2，x3，x4的平均值作 调整；2.IF5.60％＜y1，y2，y3，y4≤(5.60+0.08)％AND1.7-0.02≤x1，x2，x3，x4＜1.7，THEN SiO2不作调整，碱度以x1，x2，x3，x4的平均值作 调整；3.IF(5.60-0.08)％≤y1，y2，y3，y4＜5.60％AND1.7＜x1，x2，x3，x4≤1.7+0.02，THEN SiO2不作调整，碱度以x1，x2，x3，x4的平均值作 调整4.IF(5.60-0.08)％≤y1，y2，y3，y4＜5.60％AND1.7-0.02≤x1，x2，x3，x4＜1.7，THEN SiO2不作调整，碱度以x1，x2，x3，x4的平均值作 调整。
在上述的规则中，x1，x2，x3，x4以及y1，y2，y3，y4分别是碱度和SiO2的连续4个样点；在所有的规则中，像这种形式都表示连续有几个样点在某个区间。1.7和5.6％是目标值，如果有样点等于目标值，烧结矿碱度和SiO2都是理想值，不必去调整。因此，规则中不应有目标值出现在调整之列。碱度和SiO2的控制策略中，优先满足碱度指标要求。当碱度满足生产要求，其他成分未满足生产要求时，可以不进行调整。但是，如果碱度不满足生产要求，即使其他成分满足生产要求，也要进行调整。所有规则，都以碱度作为控制的主体。以上情况，碱度和SiO2值都比较理想。根据控制策略，SiO2不调整，碱度有连续4个样点时才调整，调整量 这样，对碱度作小幅调整，使烧结矿碱度值更接近目标值，甚至达到目标值，既能保持烧结的稳定性，又可实现调整的目的。
5.IF5.60％＜y1，y2，y3≤(5.60+0.08)％AND1.7-0.03≤x1，x2，x3≤1.7-0.02，THEN SiO2不作调整，碱度以x1，x2，x3的平均值作 调整；6.IF(5.60-0.08)％≤y1，y2，y3＜5.60％AND1.7-0.03≤x1，x2，x3≤1.7-0.02，THEN SiO2不作调整，碱度以x1，x2，x3的平均值作 调整；7.IF5.60％＜y1，y2，y3≤(5.60+0.08)％AND1.7+0.02≤x1，x2，x3≤1.7+0.03，THEN SiO2不作调整，碱度以x1，x2，x3的平均值作 调整；8.IF(5.60-0.08)％≤y1，y2，y3＜5.60％AND1.7+0.02≤x1，x2，x3≤1.7+0.03，THEN SiO2不作调整，碱度以x1，x2，x3的平均值作 调整；9.IF5.60％＜y1≤(5.60+0.08)％AND1.7+0.03≤x1≤1.7+0.05，THEN SiO2不作调整，碱度以x1作 调整；10.IF(5.60-0.08)％≤y1＜5.60％AND1.7+0.03≤x1≤1.7+0.05，THEN SiO2不作调整，碱度以x1作 调整；11.IF5.60％＜y1≤(5.60+0.08)％AND1.7-0.05≤x1≤1.7-0.03，THEN SiO2不作调整，碱度以x1作 调整；12.IF(5.60-0.08)％≤y1＜5.60％AND1.7-0.05≤x1≤1.7-0.03，THEN SiO2不作调整，碱度以x1作 调整；13.IF5.60％＜y1≤(5.60+0.08)％ANDx1＞1.7+0.05，THEN SiO2不作调整，碱度以x1作 调整；14.IF(5.60-0.08)％≤y1＜5.60％ANDx1＞1.7+0.05，THEN SiO2不作调整，碱度以x1作 调整；15.IF5.60％＜y1≤(5.60+0.08)％ANDx1＜1.7-0.05，THEN SiO2不作调整，碱度以x1作 调整；16.IF(5.60-0.08)％≤y1＜5.60％ANDx1＜1.7-0.05，THEN SiO2不作调整，碱度以x1作 调整；在以上的几条规则中，SiO2比较稳定，而且比较理想，此时不予调整SiO2，而是根据碱度的实际情况，按调整计算公式 去调整CaO的量。
17.IF(5.60+0.08)％≤y1，y2，y3≤(5.60+0.16)％AND 1.7-0.02≤x1，x2，x3＜1.7，THEN SiO2按硅砂计算值的 作调整，碱度此时不作调整；18.IF(5.60+0.08)％≤y1，y2，y3≤(5.60+0.16)％AND1.7＜x1，x2，x3≤1.7+0.02，THEN SiO2不作调整(或小幅调整，调 量)，碱度以x1，x2，x3的平均值作 调整；19.IF(5.60-0.16)％≤y1，y2，y3≤(5.60-0.08)％AND1.7-0.02≤x1，x2，x3＜1.7，THEN SiO2不作调整(或小幅调整，调 量)，碱度以x1，x2，x3的平均值作 调整；20.IF(5.60-0.16)％≤y1，y2，y3≤(5.60-0.08)％AND1.7＜x1，x2，x3≤1.7+0.02，THEN SiO2按硅砂计算值的 作调整，碱度此时不作调整；上述规则17中，SiO2减少后，碱度偏小，碱度R会随之上升，所以此时不去调整碱度。规则20同样如此，SiO2上升后，碱度偏大，碱度R会随之下降，不去调整碱度。规则18和19中，SiO2调整后，碱度偏差加剧，因此，SiO2处于比较稳定，就不调或小幅调整，且以调整碱度为主，碱度调
●SiO2的调整1.IF(5.60+0.08)％≤y1，y2，y3≤(5.60+0.16)％AND1.7+0.02≤x1，x2，x3≤1.7+0.03，THENSiO2按硅砂计算值的1/8作调整AND碱度以x1，x2，x3的平均值作 或 调整；2.IF(5.60+0.08)％≤y1，y2，y3≤(5.60+0.16)％AND1.7-0.03≤x1，x2，x3≤1.7-0.02，THENSiO2按硅砂计算值的 作调整AND碱度以x1，x2，x3的平均值作 调整；3.IF(5.60-0.16)％≤y1，y2，y3≤(5.60-0.08)％AND1.7-0.03≤x1，x2，x3≤1.7-0.02，THENSiO2按硅砂计算值的 作调整AND碱度以x1，x2，x3的平均值作 调整；4.IF(5.60-0.16)％≤y1，y2，y3≤(5.60-0.08)％AND1.7+0.02≤x1，x2，x3≤1.7+0.03，THENSiO2按硅砂计算值的 作调整AND碱度以x1，x2，x3的平均值作 调整；规则21中，SiO2和碱度的值都偏大，如果调整SiO2的话，碱度会继续增大，综合两种情的调整方法是，以碱度为主调量，调整 或 和 的平均值，即 SiO2为次调量，小幅调整，调整 规则23调整方法类同。在规则22中，SiO2值偏大而碱度值偏小，可通过调整SiO2，使碱度上升，但不会超过目标值，再对碱度小幅调整，即得到调整结果SiO2调整 量，碱度调整 规则24调整方法类同。这样调整，系统波动不会太大，又达到了调整的目的。
5.IF(5.60+0.08)％≤y1≤(5.60+0.16)％AND1.7+0.03≤x1≤1.7+0.05，THEN SiO2按硅砂计算值的 作调整AND碱度以x1作 或 调整；6.IF(5.60+0.08)％≤y1≤(5.60+0.16)％AND 1.7-0.05≤x1≤1.7-0.03，THENSiO2按硅砂计算值的 作调整AND碱度以x1作 调整；7.IF(5.60-0.16)％≤y1≤(5.60-0.08)％AND1.7-0.05≤x1≤1.7-0.03，THEN SiO2按硅砂计算值的 作调整AND碱度以x1作 或 调整；8.IF(5.60-0.16)％≤y1≤(5.60-0.08)％AND1.7+0.03≤x1≤1.7+0.05，THEN SiO2按硅砂计算值 作调整AND碱度以x1作 调整；规则25中，SiO2值偏大，碱度偏差比SiO2更为严重，如果只调整SiO2，碱度将继续增大。综合两种情况的调整方法是，以碱度为主调量，调整 或更多一些，即 SiO2为次调量，小幅调整，调整 规则27调整方法类同。在规则26中，SiO2值偏大而碱度值偏小，可通过调整SiO2，使碱度上升，但不会超过目标值，再对碱度作小幅调整，即得到调整结果SiO2调整 量，碱度调整 规则28调整方法类同。这样调整，系统波动不会太大，又达到调整的目的。
9.IF(5.60+0.08)％≤y1≤(5.60+0.16)％ANDx1＞1.7+0.05，THEN SiO2不作调整AND碱度以x1作 调整；10.IF(5.60+0.08)％≤y1≤(5.60+0.16)％ANDx1＜1.7-0.05，THEN SiO2不作调整AND碱度以x1作 调整；11.IF(5.60-0.16)％≤y1≤(5.60-0.08)％ANDx1＜1.7-0.05，THEN SiO2不作调整AND碱度以x1作 调整；12.IF(5.60-0.16)％≤y1≤(5.60-0.08)％ANDx1＞1.7+0.05，THEN SiO2不作调整AND碱度以x1作 调整；9-12规则中，SiO2值偏大，碱度偏差情况也已超出管理范围，属于非常严重的情况。如果只调整SiO2，碱度会继续增大，故应等到碱度回到管理范围之内再综合调整，碱度调整量 这样调整可使系统的碱度快速回到管理范围之内。
13.IF 5.60+0.16≤y1，y2≤5.60+0.24AND1.7＜x1，x2≤1.7+0.02，THEN SiO2按硅砂计算值的 作调整AND碱度以x1，x2的平均值作 调整；14.IF 5.60+0.16≤y1，y2≤5.60+0.24AND 1.7-0.02≤x1，x2＜1.7，THEN SiO2按硅砂计算值的 作调整AND碱度不作调整；15.IF 5.60-0.24≤y1，y2≤5.60-0.16AND 1.7-0.02≤x1，x2＜1.7，THEN SiO2按硅砂计算值的 作调整AND碱度以x1，x2的平均值作 调整；16.IF 5.60-0.24≤y1，y2≤5.60-0.16AND 1.7＜x1，x2≤1.7+0.02，THEN SiO2按硅砂计算值的 作调整AND碱度不作调整；规则33中，SiO2和碱度值都偏大，而碱度偏差较小，如果只调整SiO2，碱度会继续增大，应以碱度调整为主，综合调整，碱度调整量 或 SiO2则作小幅调整，调整 规则35调整方法类同。在规则34中，SiO2值偏大而碱度值偏小，可通过调整SiO2，使碱度上升，但不会超过目标值，再对碱度作小幅调整，即得到调整结果SiO2调整 量，碱度调整 规则36调整方法类同。这样调整也是为了使系统波动尽量小，又达到调整的目的。
17.IF(5.60+0.16)％≤y1，y2≤(5.60+0.24)％AND1.7+0.02≤x1，x2≤1.7+0.03，THEN SiO2按硅砂计算值的 作调整AND以x1，x2的平均值作 调整；18.IF(5.60+0.16)％≤y1，y2≤(5.60+0.24)％AND1.7-0.03≤x1，x2≤1.7-0.02，THEN SiO2按硅砂计算值的 作调整AND碱度不作调整；19.IF(5.60-0.24)％≤y1，y2≤(5.60-0.16)％AND1.7-0.03≤x1，x2≤1.7-0.02，THEN SiO2按硅砂计算值的 作调整AND以x1，x2的平均值作 调整；20.IF(5.60-0.24)％≤y1，y2≤(5.60-0.16)％AND1.7+0.02≤x1，x2≤1.7+0.03，THEN SiO2按硅砂计算值的 作调整AND碱度不作调整；规则37中，SiO2的值偏大，碱度也偏大。如果只调整SiO2，碱度会继续增大。以碱度调整为主，综合调整，碱度调整量 SiO2作小幅调整，调整量取 规则39调整方法类同。
在规则38中，SiO2值偏大而碱度值偏小，可通过调整SiO2，使碱度一定程度上升，但是不会超过目标值，碱度再作小幅调整，即得到调整结果SiO2调整 量，碱度不作调整，规则21.调整方法类同。这样调整也是为了使系统波动小，又达到调整的目的。
22.IF(5.60+0.16)％≤y1≤(5.60+0.24)％AND1.7+0.03≤x1≤1.7+0.05，THEN SiO2按硅砂计算值的 作调整AND碱度以x1作 调整；23.IF(5.60+0.16)％≤y1≤(5.60+0.24)％AND1.7-0.05≤x1≤1.7-0.03，THEN SiO2按硅砂计算值的 作调整AND碱度不作调整；24.IF(5.60-0.24)％≤y1≤(5.60-0.16)％AND1.7-0.05≤x1≤1.7-0.03，THEN SiO2按硅砂计算值的 作调整AND碱度以x1作5/12调整；25.IF(5.60-0.24)％≤y1≤(5.60-0.16)％AND1.7+0.03≤x1≤1.7+0.05，THEN SiO2按硅砂计算值的1/6作调整AND碱度不作调整；规则41中，SiO2值偏大，碱度偏差情况也比较严重，如果只调整SiO2，碱度会继续增大，以碱度调整为主，综合调整，碱度调整量为1/3，又因SiO2的调整，碱度的调整量取1/2或更多一些，即5/12，SiO2则为次调量，小幅调整，调整1/8。规则43调整方法类同。在规则42中，SiO2值偏大而碱度值偏小，可通过对SiO2的调整，使碱度一定程度上升，但不会超过目标值，而碱度不作调整。调整结果为SiO2调整1/6量。规则44调整方法类同。这样调整也是为了使系统波动不要太大。
26.IF(5.60+0.16)％≤y1≤(5.60+0.24)％ANDx1＞1.7+0.05，THEN SiO2按硅砂计算值的1/8作调整AND碱度以x1作7/12调整；27.IF(5.60+0.16％)％≤y1≤(5.60+0.24)％ANDx1＜1.7-0.05，THEN SiO2按硅砂计算值的1/4作调整AND碱度以x1作5/12调整；28.IF(5.60-0.24)％≤y1≤(5.60-0.16)％ANDx1＜1.7-0.05，THEN SiO2按硅砂计算值的1/8作调整AND碱度以x1作7/12调整；29.IF(5.60-0.24)％≤y1≤(5.60-0.16)％ANDx1＞1.7+0.05，THEN SiO2按硅砂计算值的1/4作调整AND碱度以x1作5/12调整；规则45中，SiO2值偏大，碱度偏差情况比SiO2更为严重，如果只调整SiO2，碱度会继续增大，以碱度调整为主，综合调整，碱度调整1/2或更多一些，即7/12，SiO2则为次调量，小幅调整，调整1/8。规则47调整方法类同。在规则46中，SiO2值偏大而碱度值偏小，可通过SiO2的调整，使碱度一定程度上升，但是不会超过目标值，再对碱度作一定程度的小幅调整，即得到调整结果SiO2调整1/4量，碱度调整5/12。规则48调整方法类同。
30.IF(y1≥5.60+0.24)％AND(1.7＜x1≤1.7+0.02)％，THEN SiO2按硅砂计算值的1/4作调整AND碱度以x1作1/3调整；31.IF y1≥(5.60+0.24)％AND1.7-0.02≤x1＜1.7，THEN按SiO2硅砂计算值的1/4作调整AND碱度不作调整；32.IF y1≤(5.60-0.24)％AND1.7-0.02≤x1＜1.7，THEN SiO2按硅砂计算值的1/4作调整AND碱度以x1作1/3调整；33.IF y1≤(5.60-0.24)％AND1.7≤x1≤1.7+0.02，THEN按SiO2硅砂计算值的1/4作调整AND碱度不作调整；规则30中，SiO2值超出了管理范围，碱度值比较接近最佳值，可以调整SiO2为主，碱度不调或小幅调整，SiO2调整1/4量，碱度调整1/3量。规则32调整方法类同。在规则31中，SiO2值超出了管理范围，碱度的值偏小，可通过调整SiO2，使碱度一定程度上升，但是不会超过目标值，碱度不作调整的结果为SiO2调整1/4量，碱度不调整。规则52调整方法类同。
34.IF y1≥(5.60+0.24)％AND1.7+0.02≤x1≤1.7+0.03，THEN SiO2按硅砂计算值的1/4作调整AND碱度以x1作1/3调整；35.IF y1≥(5.60+0.24)％AND1.7-0.03≤x1≤1.7-0.02，THEN按SiO2硅砂计算值的1/4作调整AND碱度不作调整；36.IF y1≤(5.60-0.24)％AND1.7-0.03≤x1≤1.7-0.02，THEN SiO2按硅砂计算值的1/4作调整AND碱度以x1作1/3调整；37.IF y1≤(5.60-0.24)％AND1.7+0.02≤x1≤1.7+0.03，THEN按SiO2硅砂计算值的1/4作调整AND碱度不作调整；规则34中，SiO2值超出了管理范围，碱度值稍微偏大，以调整SiO2为主，碱度可以不调或小幅调整，SiO2的调整量是1/4，碱度调整1/3量。规则36调整方法类同。在规则35中，SiO2值超出了管理范围，碱度值偏小，可通过调整SiO2，使碱度一定程度上升，但是不会超过目标值，以碱度不作调整，得到的调整结果为SiO2调整1/4量，碱度不调整。规则37调整方法类同。
38.IF y1≥(5.60+0.24)％AND1.7+0.03≤x1≤1.7+0.05，THEN SiO2按硅砂计算值的1/4作调整AND碱度以x1作1/3调整；39.IF y1≥(5.60+0.24)％AND1.7-0.05≤x1≤1.7-0.03，THEN按SiO2硅砂计算值的1/4作调整AND碱度不作调整；40.IF y1≤(5.60-0.24)％AND1.7-0.05≤x1≤1.7-0.03，THEN SiO2按硅砂计算值的1/4作调整AND碱度以x1作1/3调整；41.IF y1≤(5.60-0.24)％AND1.7+0.03≤x1≤1.7+0.05，THEN按SiO2硅砂计算值的1/4作调整AN碱度不作调整；规则38中，SiO2值超出了管理范围，碱度值偏大，以调整SiO2为主，碱度不调或小幅调整，SiO2的调整量是1/4，碱度调整1/3量。规则40调整方法类同。在规则39中，SiO2的值超出了管理范围，碱度值偏小，可通过调整SiO2，使碱度一定程度上升，但是不会超过目标值，以碱度不作调整得到的调整结果为SiO2调整1/4量，碱度不调整。规则41的调整方法类同。
42.IF y1≥(5.60+0.24)％ANDx1＞1.7+0.05，THEN按SiO2硅砂计算值的1/4作调整AND碱度不作调整；43.IF y1≥(5.60+0.24)％ANDx1＜1.7-0.05，THEN按SiO2硅砂计算值的1/4作调整AND碱度不作调整；44.IF y1≤(5.60-0.24)％ANDx1＜1.7-0.05，t THEN按SiO2硅砂计算值的1/4作调整AND碱度不作调整；45.IF y1≤(5.60-0.24)％ANDx1＞1.7+0.05，THEN按SiO2硅砂计算值的1/4作调整AND碱度不作调整。
相应规则用于当前推理，实现对问题的推理求解。推理机制由一组程序组成，实现对问题的推理求解。推理机主要做以下几个工作1)按某种策略从规则库中选择规则与综合数据库的已知事实进行匹配。所谓匹配是指把规则的前提条件与综合数据库指的已知事实比较，如果两者一致，或者近似一致且满足预先规定的近似程度，则称为匹配成功，相应的规则可被使用；否则称为匹配不成功，相应规则不可用于当前的推理。
2)在执行某一条规则时，如果该规则的后件是一个或多个结论，则把这些结论添加到综合数据库中。如果规则的后件是一个或多个操作，则依次执行这些操作。
3)对于不确定性知识，在执行每一条规则时还要按一定的算法计算结论的不确定性。并随时检查结束推理机运行的条件，在满足结束条件时停止推理机的运行。
本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统的特点是，以成分控制为烧结过程控制的目的，根据烧结理化参数、操作参数和指标参数建立规则库和推理机制。规则的前件是根据烧结矿的化验结果，采用主成分制方法实现元素提取；后件是一系列控制策略。推理机制主要来源于理化反应过程、控制流程和工长指令；在得到前件的参数后，搜索规则库中与前件相匹配的控制规则；若匹配成功，并在系统范围内，就完成该规则的一系列控制动作，并得到相应的控制策略。实时搜索的方法采用“复合优化搜索法”，最先满足条件的节点先启用；当出现同类诸元素(如SiO2和FeO等)相互影响时，采用主成分优先的原则。时间协调器作为规划部的内嵌部件，实行实时调度程序，在几个目标之间协调时间和资源的分配。当系统形成控制策略后，即送入执行部；执行部立即进行规划解释并送入烧结过程的另外两个重要控制系统物料平衡系统和烧透点控制系统。如果出现规划失败和控制策略执行超时等问题，执行部可产生规划请求和重规划请求。因此，本发明是一种理化反应模型和经验推理相结合的，基于快速决策的实用烧结矿化学成分预测控制系统。


图1是本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统基本管理计算框图。其中，1-原料成分化验值烧结矿成分化验值，2-进行异常判断，异常？，3-给出可能的原因分析并给出操作指导，4-由数学计算得出条件判断，并加入现场条件情况综合因素，5-其中得给出现场条件确认对话框，6-根据条件寻找调整规则找出规则结论，得出新的配比，7-给出配比控制或者提示对话框。
图2是本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统。其中，8-人机界面，9-决策部，10-知识库，11-推理库，12-比较排序，13-求精，14-动态组合，15-时间协调器，16-执行部，17-失败恢复(重规划请求)，18-控制策略(规划请求)，19-规划解释，20-物料平衡系统，21-烧透点控制系统，22-数据库，23-设备控制级，24-数据处理系统，25-自动控制系统。
图3是本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统程序流程图。其中，26-输入样点的值，27-判断所在的区间，28-进行样点区间的累加，29-搜索规则库，30-输出调整量，将累加信息清零，31-返回。
图4是本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统烧结矿碱度调整管理流程图。其中，32-第一种情况，33-≥目标值+0.051点≤目标值-0.05，34-以本样点与目标值为依据进行计算，作 调整，35-第二种情况，36-≥目标值+0.031点≤目标值-0.03，37-以本样点与目标值为依据进行计算，作 调整，38-本点最难调、下一班要作好调后第2个样的分析，必要时予以补正，39-第四种情况，40-≤目标值十0.02连续4点≥目标值-0.02，41-以本4点样C/S值平均值与目标值为依据进行计算，作 或 调整，42-第三种情况，43-＞目标值+0.02连续3点＜目标值-0.02，44-以本3点样C/S值平均值与目标值为依据进行计算，作 调整。
图5是本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统烧结矿中SiO2含量管理流程图。其中，45-第一种情况，46-连续4点≤0.08时，47-跟踪、监视对策，48-按SiO2计算值的 调整，49-第二种情况，50-连续3点或3点平均值≥0.08时，51-分析判断对策，52-第三种情况，53-连续2点或2点平均值≥0.160时，54-请求原料复检分析原因对策，55-第四种情况，56-出现1点≥0.24时，57-原样复检，追究原因。取特样委托检验。原因不明，暂调 量对策。
图6是本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统烧结矿转鼓强度管理流程图。其中，58-连续2点之值＞73％，59-5点平均之值＞72％，60-5点平均之值＜71％，61-连续2点之值＜71％，62-连续2点后2小时临时分析，63-＜71％，64-＞＝71％，65-不必调整，66-调整台车速度＜＝0.2M(每回，每小时)要以稳定生产量为前提图7是本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统还原粉化率管理流程图。其中，67-连续2点之值RDI＜32.5％，，68-连续2点之值RDI＞＝37.5％，69-1点之值RDI＞＝38.5％，70-氧化亚铁水平，71-目标值+0.3以内，72-目标值-0.2以内，73-目标值-0.3以内，74-目标值+0.2以内，75-粉焦配比-0.05，76-粉焦配比-0.02，77-粉焦配比+0.05，78-粉焦配比+0.02。
图8是本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统程序运行输入第一个点值的对话框图。
图9是本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统程序运行输入第二个点值的对话框图。
图10是本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统程序运行输入第三个点值的对话框图。
图11是本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统程序运行输入第四个点值的对话框图。
图12是本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统成分规则库和成分规则修改对话框图。
实施方案下面结合附图详细说明本发明的实施方案。
实施方案成分控制是烧结过程控制的目的。本发明采用理化反应模型和经验推理相结合的方式去建立基于快速决策的烧结矿化学成分控制系统。本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统基本计算流程给出了烧结矿化学成分预测方法。计算过程是，先得到原料成分化验值烧结矿成分化验值1，进行异常判断，异常？2，给出可能的原因分析并给出操作指导3，同时，由数学计算得出条件判断，并加入现场条件情况综合因素4，其中还得给出现场条件确认对话框5，再根据条件寻找调整规则找出规则结论，得出新的配比6，最后给出配比控制或者提示对话框7。在此基础上，本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统根据烧结过程的复杂性和控制现状，采用递级控制策略，分成人机界面8，决策层9、执行层16、设备控制层23。其中，决策层9包括知识库10、推理机11、比较排序12、求精13、动态组合14、时间协调器15；执行层16包括规划解释19、控制策略(规划请求)18、失败恢复(重规划请求)17、数据库22、物料平衡系统20、烧透点控制系统21。设备控制级由自动控制系统25和数据处理系统24组成。
系统选择Visual C++作为程序，SQLserver为数据库。程序流程为，输入样点的值26，判断所在的区间27，进行样点区间的累加28，搜索规则库29，输出调整量，将累加信息清零30，返回31。
程序编写利用C++语言中类的形式来实现推理的过程。部分程序定义如下class fact//定义事实类{privateint Number；//事实号char Name[121]；//事实名int Active；//激活标志int Succ；//匹配标志publicfact*Next；//指向fact类的指针Nextfact(int Num，char*L)//fact类的构造函数{strcpy(Name，L)；Number＝Num；
Active＝False；Succ＝DontKnow；Next＝NULL；}；class rule//定义规则类{char*Name；//规则名list*Pre；//指向list类的前提链指针Preint Conc；//存放结论的整型变量publicrule*Next；//指向rule类的指针Nextrule(char*N，int P[]，int C)；//rule类的构造函数~rule()；//定义析构函数int Query()；//定义查询函数void GetName()//成员函数，作用是输出规则名{cout＜＜Name；}}；在这个程序中，把规则定义成对象，把规则的结构以及关于规则的推理使用定义成规则类，由规则类生成的所有规则对象组成知识库，库的操作方法由规则类操作方法提供。
规则由规则类的构造函数建立，规则动态结点的存储单元由析构函数释放。一条规则是一个知识实体，它本身具有咨询功能，由规则类的函数Query实现。规则是规则链中的一个结点，一条规则链组成一个知识库。对于产生式系统来说，除了由规则链组成一个知识库以外，还有一个事实库，记录用户与系统对话的结果及推理的中间结果，也是表示当前的环境。事实库是动态的，它最初包括原始的所有断言，但不知是真还是假，随着与用户对话，激活断言为真，或为假。同时，规则库中的规则根据事实库中断言的真假作出推理。在建立知识库的同时，也建立了事实库。事实库也是一个动态链表，一个事实是链表中的一个结点，事实库与知识库是一个统一体，事实号是事实库的唯一关键字，知识库中的规则通过事实号与事实库发生联系。前提链由链对象实现，链的结点只有两个数据域，一个事实号，另一个是指向下一个结点的指针。规则数据由规则类的构造函数生成规则对象，这个构造函数需要三个参数，一个规则名，一个表示前提断言编号的数组，还有一个结论断言编号。规则对象是知识的实体，它包括知识的存储和知识的使用。在专家系统中，把推理机制同规则对象封装在一起，形成一个独立的知识单元，规则对象与事实对象与用户交互。事实对象记录了当前状态。规则对象首先拿出前提条件的断言，询问事实对象集。如果所有前提条件都被证实，则结论为真，否则，系统得到规则以外的结论。考虑工艺要求中累计样点的信息，又要能保存一定量的数据，数据存放在内存中，用C++语言中的全局变量这个概念，解决样点累加的过程，并用数组保留一定量的数据。下面给出样点累计的部分程序if(x＞1.750)a＝1；else if(x＜1.649)a＝-1；else a＝0；这是判断碱度中的一个区间的语句，其他区间与这些语句类似。
if(x＞＝5.840)e＝1；else if(x＜＝5.360)e＝-1；else e＝0；这是判断SiO2中的一个区间的语句，与判断碱度的情况一样，通过全局变量累计样点所在区间的信息，从而实现工艺要求。
if(a＝＝1)a1＝a1+1；else if(a＝＝-1)a1＝a1-1；if(b＝＝1)b1＝b1+1；else if(b＝＝-1)b1＝b1-1；if(c＝＝1)c1＝c1+1；else if(c＝＝-1)c1＝c1-1；if(d＝＝1)d1＝d1+1；else if(d＝＝-1)d1＝d1-1；以上程序段是碱度累计点的语句，通过判断所在区间，然后用全局变量a1、b1、c1、d1在各区间的累计，实现等到好几个样点出现才调整的情况。
if(e＝＝1)e1＝e1+1；else if(e＝＝-1)e1＝e1-1；if(f＝＝1)f1＝f1+1；else if(f＝＝-1)f1＝f1-1；if(g＝＝1)g1＝g1+1；else if(g＝＝-1)g1＝g1-1；
if(h＝＝1)h1＝h1+1；else if(h＝＝-1)h1＝h1-1；本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统烧结矿碱度调整管理流程如下，共有四种情况第一种情况32，≥目标值+0.051点≤-0.05目标值33，以本样点与目标值为依据进行计算，作 调整34；第二种情况35，≥目标值+0.031点≤-0.03目标值36，以本样点与目标值为依据进行计算，作 调整37，本点最难调、下一班要作好调后第2个样点的分析，必要时予以补正38；第三种情况42，＞目标值+0.02连续3点＜-0.02目标值43，以本3点样C/S值平均值与目标值为依据进行计算，作 调整44；第四种情况39，≤目标值+0.02连续4点≥-0.02目标值40，以本4点样C/S值平均值与目标值为依据进行计算，作 或 调整41。
同样，SiO2也采用相同的方法，运用全局变量f1、g1、g1和h1，通过区间判断之后作累计。也分四种情况第一种情况45，连续4点≤0.08时46，采用跟踪、监视对策47；第二种情况49，连续3点或3点平均值≥0.08时50，采用分析判断对策51；第三种情况52，连续2点或2点平均值≥0.160时53，采用请求原料复检分析原因对策54，按SiO2计算值的 调整48；第四种情况55，出现1点≥0.24时56，采用原样复检，追究原因，取特样委托检验或原因不明，暂调 量对策57。
有了碱度和SiO2的在各各区间样点的累计结果即中间的判断信息，在下面的程序中，就可以根据它作为判断的前提，根据规则库就可以实现整个的流程。下面给出查询规则库的子程序中的某一个if(((d1＝＝4)||(d1＝＝-4))&&((h1＝＝4)||(h1＝＝-4))){printf(″调整结果是SiO2不作调整，碱度以x1，x2，x3，x4的平均值作1/4调整\n″)；d1＝0；h1＝0；return；}d1＝0和h1＝0的作用是清零。因为在从规则库找到这么一条规则后，关于全局变量应当清零，这样，下一次规则促发时才不会因为没清零而出现逻辑上的错误。
现在就假设有这样一种情况，碱度连续4个的值是1.71、1.705、1.715、1.71，SiO2的连续4个的值是5.62、5.64、5.65、5.67，程序中将百分号放到了计算的部分，这里就不用百分号了。根据规则库的搜索，应有这样的结论在出现连续4点时才进行调整，调整量是1/2。程序运行时输入1.71和5.62，第一个样点经过程序运行后，得到结论是烧结稳定，等待下一个样点；依次输入第二个点的值1.705和5.64，输入第三个点的值1.715和5.65，接着输入第4个点的值1.71、5.67。
下面列出本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统烧结矿转鼓强度管理流程。(连续2点之值＞73％58，5点平均之值＞72％59，5点平均之值＜71％60＝——调整台车速度＜＝0.2M(每回，每小时)要以稳定生产量为前提66。连续2点之值＜71％61——连续2点后2小时临时分析62——＜71％63——调整台车速度＜＝0.2M(每回，每小时)要以稳定生产量为前提66；连续2点后2小时临时分析62——71％64——不必调整65。
本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统还原粉化率管理流程。
连续2点之值RDI＜32.5％67——氧化亚铁水平70——目标值+0.3以内71——0.05粉焦配比75；氧化亚铁水平70——目标值-0.2以内72——-0.02粉焦配比76。(连续2点之值RDI＞＝37.5％68，1点之值RDI＞＝38.5％69)——氧化亚铁水平70——目标值-0.3以内73——+0.05粉焦配比77；氧化亚铁水平70——目标值+0.2以内74——+0.02粉焦配比78。
从程序运行的结果可以看到，通过搜索规则库，得到一个结论，程序能较好地完成工艺要求。
最后，进行程序调试。程序在VC平台上调试，遇上浮点型的数据在程序中存放不精确，可选择将这些数据乘以1000或10000，得到较大的数，将它转换成整型变量，然后在判断区间之前，先调试程序，看转换后的数据与未转换数据是否有小数点后移，数据有没有改变。经过调试，有这样的值存在，例如1.7在VC内存存放中，经过小数点后移之后取整，并不是1700，而是1699，这是C++语言本身特点所造成。如不加注意，在1.7与内存中的1.7比较时，结果就是前者小于后者，出现了逻辑上的错误，应该尽量避免。
权利要求
1.一种递级控制烧结矿化学成分预测系统，包括物料平衡系统和烧透点控制系统，其特征在于，理化反应模型和经验推理相结合系统由人机界面、决策部、执行部和设备控制级组成。决策部由知识库、推理库、比较排序和求精、动态组合以及时间协调器构成；执行部由失败恢复(重规划请求)、控制策略(规划请求)、规划解释、物料平衡系统和烧透点控制系统以及数据库构成；设备控制级由自动控制系统和数据处理系统构成。
2.根据权利要求1所述的递级控制烧结矿化学成分预测系统，其特征在于，烧结矿化学成分预测基本计算流程为a.得到原料成分化验值和烧结矿成分化验值；b.进行异常判断，异常与否；c.给出可能的原因分析并给出操作指导；d.由数学计算得出条件判断，并加入现场条件情况综合因素；e.给出现场条件确认对话框；f.根据条件寻找调整规则，找出规则结论，得出新的配比；g.给出配比控制或者提示对话框。
3.根据权利要求1所述的递级控制烧结矿化学成分预测系统，其特征在于，烧结矿化学成分预测系统递级控制程序流程为a.输入样点的值，b.判断所在的区间，c.进行样点区间的累加，d.搜索规则库，e.输出调整量，将累加信息清零，e.返回。
4.根据权利要求1所述的递级控制烧结矿化学成分预测系统，其特征在于，系统中有VisualC++程序和SQLserver数据库。
5.根据权利要求1所述的递级控制烧结矿化学成分预测系统，其特征在于，有烧结矿碱度调整、烧结矿中SiO2含量管理、烧结矿转鼓强度管理、还原粉化率管理对话框或界面。
6.根据权利要求1所述的递级控制烧结矿化学成分预测系统，其特征在于，有成分规则库和成分规则修改对话框人机界面。
全文摘要
本发明递级控制烧结矿化学成分预测系统根据烧结过程的复杂性和控制现状，采用递级控制策略，主要由人机界面、决策层、执行层、设备控制层组成。其中，决策层包括知识库、推理机、比较排序、求精、动态组合、时间协调器；执行层包括规划解释、控制策略(规划请求)、失败恢复(重规划请求)、数据库、物料平衡系统、烧透点控制系统。设备控制级由自动控制系统和数据处理系统构成。成分控制是烧结过程控制的目的，本发明采用理化反应模型和经验推理相结合的方式，建立了一种基于快速决策的烧结矿化学成分控制系统。
文档编号G05B13/04GK1845022SQ20061002407
公开日2006年10月11日 申请日期2006年2月22日 优先权日2006年2月22日
发明者程武山 申请人:上海工程技术大学