人工智能在冶金自动化中应用

zw1233210

　第一章人工智能的相关概述

　　人工智能系统即是将神经元网络、专家系统以及模糊系统联系组合而成的控制系统，借助于模糊逻辑方式对传感器获取的测量数据实施判断与评价，从而发出相应的控制指令。

　　在冶金自动化控制系统中，借助于计算机网络的优势，对冶金企业各方面的专业知识以及核心处理方案进行评价，通过计算机对相关设备实施智能控制。简要的说，即是将实际生产需要的工艺计算以及实际控制输入到计算机之内，而计算机通过模糊的逻辑方式对产生的情况作出深入的分析，从而再发出具有更高精确性的操作指令。现阶段国内大多数钢铁冶金企业都实现了从基础自动化到网络信息化的转变，也实现了钢铁冶金生产全过程的自动化控制。在网络化的技术前提下，我们能够实现对专家系统的开发升级，从而让冶金生产过程中的各项数据信息得以共享，作业人员只需要在操控室便能够进行控制与作出技术决策。

　　第二章智能主动化的范畴

　　.与冶金智能化对比密切相关的人工智能范畴包含以下几个方面：

　　(1)专家体系：一类智能核算机程序体系，依据规矩的专家体系是专家体系的典型代表，也是冶金专家体系的基础技能。

　　(2)核算智能：各种依据仿生算法的人工智能技能，它依据生物进化的进化核算机制和生理学的人工神经网络机制，依赖数据而不是常识进行思想做法研讨。散布式人工智能散布式人工智能是散布式核算与人工智能联系的成果。

　　(3)机器学习：研讨用机器模仿人类的学习活动、获取常识和技能，用于改进体系功用的学科理论和办法。

　　(4)机器人学：一门研讨机器人原理、技能及其使用的学科，也是一门高度穿插的学科，在各行各业取得十分广泛的使用。

　　(5)形式辨认：一门研讨用核算机辨认各种物理政策或进程的学科，它使核算机具有替代人类或帮忙人类感知外部信息形式的才能，是对人类感知外界功用的模仿;机器视觉又称为核算机视觉，是核算机依据输入的二维图画来剖析和了解天然的三维物景的进程和技能。

　　(6)智能决议方案与调度智能决议方案体系：一种使用人工智能和智能体系技能帮忙办理和指挥人员进行决议方案的核算机程序体系。冶金工业的资本和出产智能调度是其间一个值得开发的首要课题。

　　(7)智能操控：使用核算机模仿人类智能，完成人类脑力劳动和体力劳动主动化的一个首要范畴，它代表了主动操控的最新开展阶段。冶金轧制和锻炼进程智能操控是智能操控的一个突出范畴。

　　(8)智能信息办理：人工智能、办理科学、体系工程、核算技能、通讯技能、软件工程与信息工程等多学科、多技能彼此联系和彼此渗透而发生的一门新技能、新学科，是现代办理科学技能开展的新动向。

　　(9)分布式人工智能：分布式人工智能是分布式计算与人工智能结合的结果。

　　第三章冶金智能化的开展

　　.智能化技能：能够广泛使用于冶金主动化进程，例如，钢铁冶金专家体系、钢铁锻炼和轧制进程智能操控、模糊逻辑和模糊计算、人工神经网络、依据形式辨认和机器视觉的冶金出产体系、钢铁冶金智能机器人等。

　　第一节钢铁冶金专家体系

　　专家体系已在冶金工业出产中取得十分遍及的使用。德国、日本、印度和我国等国都开发和使用了许多领先的高炉体系，已把专家体系技能用于高炉建模、监控与确诊等。

　　专家体系还广泛使用于冶金出产范畴，如转炉氧枪吹炼、炉外精粹、烧结矿配料优化、链条炉操控策略、冶金工厂规划、焊接技能规划、冶金机械故障确诊等。

　　专家控制主要还是以专家系统理论为主要部分，加上相应的控制理论技术。专家控制很大程度上是通过经验总结，对专家经验效仿下的人工智能控制技术。因此，在钢铁冶金控制过程中使用专家控制技术，能够将钢铁冶金自动化控制的灵活度提升至最高，可以灵活选取控制率，适应性比较强，参数的调整也能够较好地通过调控器进行控制。并且这种情况下还可以使用多种不同的工作环境，并在设备的运行安全以及运行效率上具有重要作用。

　　第二节锻炼和轧制进程智能操控

　　含糊逻辑、人工神经网络、进化核算及其集成智能化模型，已在冶金工业出产中取得，包含对冶金出产进程的建模和操控等。这些“软核算”现已用于轧钢产品质量建模、加热炉温度操控、电弧炉钢温操控、高炉炉顶压力操控、铝轧机双机架自适应张力操控、碳钢冷轧机煤气加压站操控、套窑温度均衡操控、转炉煤气温度操控、烧结进程操控等，取得了杰出的现场使用作用。

　　这方面的应用有基于神经网络与进化算法的钢温控制、广义动态模糊神经网络用于铝电解预测、套筒窑温度均衡模糊控制、基于神经网络的连铸板坯质量在线诊断等系统，以及冶金工人肺尘病的人工神经网络建模、基于神经网络的转炉炼钢终点控制和基于遗传算法的纯铁粉末冶金生产等。

　　第三节模糊逻辑和模糊计算

　　模糊集理论是处理模糊信息的有效方法，其特点是采用严格的数学方法分析模糊系统信息，其中定义了经典的定量方法和“模糊”世界桥梁。模糊逻辑(FurryLogic，简称FL)是基于处理不确定知识和近似推理的主要方法的模糊集理论。模糊逻辑是模糊值各种逻辑的通用术语。模糊集使用隶属函数将集合中的每个元素映射到0和1之间的成员关系，指示元素属于集合的程度。由于模糊集的概念已被提出，以模糊逻辑为核心的模糊逻辑被广泛应用，在自动控制，决策分析和智能系统领域取得了很大的成就。模糊计算等技术的有机结合，也解决了问题领域的大大扩展，质量问题得到了明显的改善。

　　在转炉炼钢中，氧枪枪位置与冶炼过程的顺利进行直接相关。建立炼钢期间偏差和声音变化率的模糊子集。基于35个模糊规则的模糊推理，使用三角隶属函数和T2S确定性模糊推理。模糊控制可以根据炉子条件对氧枪枪进行连续调节，克服固定枪不能适应炉条件变化的缺点。连铸中钢表面的变化与最终产品的表面质量密切相关。Dukman等提出一种在薄板坯连铸机中对钢液面控制的复合结构的控制器。模糊逻辑系统用于补偿控制钢液面波动时产生的误差。使用该控制器后,钢液面的长期变化消失了，控制误差从±4mm减小到了±(1.0～1.5)mm。

　　第四节冶金过程控制

　　.对于冶金自动化来说，对于其生产过程中的检测与控制是相当重要的。在实际应用中，新型传感器的应用，结合软测量技术的数据处理，对于其中的关键性工艺参数的掌握是相当有效的。其中，物流跟踪技术，对于能源的平衡控制，在冶金环境下进行有效的环境排放实时监测技术等，都是立足于对冶金产品的全生产过程控制目标，进行有自动化应用与实践。特别是对于冶金过程中的检测与在线监控技术，对于冶炼中的铁水、钢水、溶渣进行实时的温度与元素检测，通过进行钢水的纯净度监测，达到提前预知预控生产的目标。而对于钢材产品的温度、尺寸、元素值范围、组织缺陷等相关关键参数进行的检测与分析，也是贯穿于整个冶金生产全过程中的。而在对废气、烟尘也有着全线的监控，为了提高整个自动化控制的闭环控制度，冶金自动化技术在发展中已经形成了基于机理模型、专家系统、神经元系统、统计分析、支撑矢量机等技术于一体的生产过程控制系统。为了提高整个过程控制的有效性，自适应智能控制的应用对于提高对冶炼过程中关键变量的高性能闭环控制作用明显。而整个过程控制技术都是立足于采用新型电力电子元件，通过交直变频、高中压变频、与交交变频进行传动。

　　第五节人工神经网络

　　在人工神经网络中，通过网络中的数据流进行计算。在数据流期间，每个神经元接收来自连接到它的神经元的输入数据流，处理它，然后以输出数据流的形式将结果传递给与其相连的其他神经元。通过这种学习过程，人工神经网络可以自动地从环境中获取知识。知识作为网络结构和连接权重存储在网络中。人工神经网络具有良好的自学习能力，适应能力和自组织能力，以及大规模并行，分布式信息存储和加工特点，在钢铁冶金领域得到了很好的应用。

　　神经网络用于预测高炉中的硅含量。神经网络与三层前馈神经网络的定性分析相结合。通过定性分析确定神经网络的输入变量，然后根据输入变量动态地改变输入变量。节点数量，采用BP算法完成网络训练。其预测系统优于传统方法。根据马鞍山钢铁公司烧结厂的现场生产数据，建立了基于神经网络的烧结终点预测系统。模型为4输入，4输出BP网络，选择进料量，透气性，机器速度，点火温度4个变量作为网络输入，18#波纹管(倒数第二个波纹管)的温度和压力，大烟道温度和四个变量的压力作为网络输出，预测烧结结束。

　　第六节依据形式辨认和机器视觉的冶金出产体系

　　形式辨认已在国外冶金出产进程中得到广泛使用。国内依据形式辨认和机器视觉的冶金出产体系包含冶金资料的构造辨认与成分剖析、冶金出产进程的监控及产品质量检验、蒸汽管网压降系数辨识等。例如，在AOD炉终点猜测、金属工件外表缺点图画处理体系等范畴均有杰出使用。

　　第七节钢铁冶金智能机器人

　　工业机器人已在制造业和别的部分，特别是在高温、有毒、危险等恶劣环境中取得日益广泛的使用。这些年，各个领先工业国家抢先推出开展机器人学的宏伟方案，我国也制订了智能制作等开展战略。目前，冶金工业使用工业机器人还是不够普及，在铸造、锻造、转移等工作开端有使用智能机器人的试点。

　　第四章钢铁冶金人工智能的未来展望

　　结合钢铁冶金工业实际，推动冶金工业的科技进步和企业转型升级，提高经济效益和社会效益。继续开发提高钢铁冶金专家系统。着力开发应用于计算机人工智能的建模、优化与控制系统。推广应用钢铁冶金机器人。在总结以往经验和吸取国外先进技术的基础上，全面规划，加速冶金智能化进程。积极进行冶金生产科学研究工作开发过程软件，尤其是智能化软件。

　　第五章总结与思考

　　窗体顶端

　　窗体底端http://www.yinghuiyun.com/fanwen/rengongzhineng/

　　我们国家虽然已经基本完成了工业化，但是仍然处在发展中，工业的技术水平还比较落后，工作效率也比较低下。我国应当向世界上的发达国家看齐，改进生产技术，带动工业科学的发展。

　　各种金属材料是工业系统必不可少的一部分。钢铁冶金行业的智能自动化，能够为工业生产更多的原料，满足工业的生产需要。

　　冶金自动化的许多更难的问题需要智能化来处理，冶金自动化也进入了发展的“深水区”，面临更大的机遇和挑战，需要攻坚克难，攀登冶金智能化的新高峰。

fkdmj2016

攀登冶金智能化的新高峰，加油！