基于模糊匹配和率值反馈的水泥配料系统及方法技术方案

一种基于模糊匹配和率值反馈的水泥配料系统，包括基于模糊匹配的配料计算模块和基于模糊匹配的率值控制模块。基于模糊匹配的配料计算模块通过取样过程对原料按多点采样方式抽取若干样本，检测确定各样本化学组分，然后由生料配料规则库根据多规则模糊匹配方法计算每一个样本的综合物料配比，最后再由均化过程根据所有样本的综合物料配比计算原料配比。基于模糊匹配的率值控制模块通过对生料取样，由元素分析仪检测出磨生料样本中各种氧化物的含量，从而计算出磨生料率值，得到出磨生料率值与期望率值的偏差，然后利用配比调整规则库，通过多规则模糊匹配方法计算得到修正配比。本发明专利技术消除了原料成分波动、原料水分波动对物料配比的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业自动化和数据挖掘领域，尤其是一种基于模糊匹配和率值反馈的水泥配料系统及方法。
技术介绍
水泥生产中的生料配料是将石灰石、铁粉、粘土、煤粉以及矿石渣等多种原料按照一定的比例进行混合。生料生产中的配料过程对水泥的煅烧、熟料的质量、原料及燃料的消耗都有着重要的影响。国内水泥厂在控制工艺上主要采用率值控制方法。在水泥厂一般都配备有生料率值自动控制系统，但是自动计算进行配料秤的反馈控制的功能，大多没有投用，而是继续由人工控制。生料配料计算的方法很多，例如，建立数学模型反推配比方法，利用专家系统进行配比方法等，这些方法的实质都是试图找出SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO在生料中所占百分含量的最佳值。由于原料的成分波动、原料的水分波动、原料成分不能与专家系统中的规则完全匹配等原因，由上这些方法得到的配比结果率值往往与期望率值有偏差，有时这种偏差甚至超出了可允许的范围，难以保证水泥质量稳定。在实际生产中，往往需要根据人工经验对配比结果加以调整，使得生料配比过分依赖人工经验。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本专利技术提供一种基于模糊匹配和率值反馈的水泥配料系统及方法，所述基于模糊匹配和率值反馈的水泥配料系统及方法能够克服由于原料的成分波动、原料的水分波动、原料成分不能与专家系统中的规则完全匹配等原因造成的出磨生料率值与期望率值偏差较大的问题。本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案一是：一种基于模糊匹配和率值反馈的水泥配料系统，包括基于模糊匹配的配料计算模块和基于模糊匹配的率值控制模块，所述基于模糊匹配的配料计算模块，通过取样过程对原料按多点采样方式抽取若干样本，检测确定各样本化学组分，然后由生料配料规则库根据多规则模糊匹配方法计算每一个样本的综合物料配比，最后再由均化过程根据所有样本的综合物料配比计算原料配比；所述基于模糊匹配的率值控制模块，通过对生料取样，由元素分析仪检测出磨生料样本中各种氧化物的含量，从而计算出磨生料率值，得到出磨生料率值与期望率值的偏差，然后利用配比调整规则库，通过多规则模糊匹配方法计算得到修正配比。作为本专利技术技术方案一的进一步改进，还包括控制单元，所述原料配比和修正配比均发送到控制单元，控制单元依据原料配比和修正配比控制喂料机下料。本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案二是：一种基于模糊匹配和率值反馈的水泥配料方法，其特征是：包括如下步骤：步骤1：采用多点采样方式对原始物料进行采样，检测各个样本的化学成分，即各个样本的氧化物含量，这些氧化物含量组成一个向量，描述样本的化学组成，称为一个水泥原料样本；步骤2：将水泥原料样本与生料配料规则库中的每一条模糊规则进行模糊匹配，得到水泥原料样本与每一个模糊规则的匹配度，依照所有模糊规则及所述水泥原料样本与每一个模糊规则的匹配度计算样本的综合物料配比；步骤3：在均化过程中，对每个样本的综合物料配比进行加权求和，得到原料配比；步骤4：将原料配比发送到控制单元，控制单元依据原料配比控制喂料机下料；步骤5：对出磨生料进行取样，将生料样本送入元素分析仪；步骤6：所述元素分析仪检测出磨生料样本中各种氧化物的含量；步骤7：计算出磨率值与期望率值的偏差；步骤8：将率值偏差与配比调整规则库中的每一条模糊规则进行匹配，得到率值偏差与每一条模糊规则的匹配度，依照所有模糊规则及所述率值偏差与每一条模糊规则的匹配度计算修正配比；及步骤9：将修正配比发送到控制单元，控制单元依据原料配比和修正配比控制喂料机下料。作为本专利技术技术方案二的进一步改进，所述步骤2中，生料配料规则库根据模糊匹配方法计算样本的综合物料配比，包括如下步骤：步骤21：计算水泥原料样本与生料配料规则库中每一条模糊规则的匹配度，并对得到的各规则匹配度进行归一化；步骤22：将归一化后匹配度作为该规则的权重；及步骤23：按每个规则的权重，对各个物料配比进行加权求和，即为该样本的综合物料配比。作为本专利技术技术方案二的进一步改进，所述步骤8中，配比调整规则库通过模糊匹配方法计算修正配比，包括如下步骤：步骤81：计算率值偏差与配比调整规则库中每一条模糊规则的匹配度，并对得到的各规则匹配度进行归一化；步骤82：将归一化后匹配度作为该规则的权重；及步骤83：按每个规则的权重，对各个配比修正量进行加权求和，即为修正配比。作为本专利技术技术方案二的进一步改进，所述步骤1之前还包括生料配料规则库的建立，包括如下步骤：收集水泥生产生料配料数据，形成训练数据集；模糊化所有属性；在类别属性上，将相似的配比归为同一类，即用相似的若干个配比的均值代替这些配比；依据模糊决策树算法在模糊化后的训练数据集上建立决策树模型，一棵模糊决策树转化为包含若干模糊推理规则的专家系统；在上述专家系统中加入由该领域专家根据自身经验直接给出的模糊推理规则，形成最终的生料配料规则库。作为本专利技术技术方案二的进一步改进，所述步骤1之前还包括配比调整规则库的建立，包括如下步骤：收集调整配比数据，形成训练数据集；模糊化所有属性；在类别属性上，将相似的配比归为同一类，即用相似的若干个配比修正量的均值代替这些配比修正量；依据模糊决策树算法在模糊化后的训练数据集上建立决策树模型，一棵模糊决策树转化为包含若干模糊推理规则的专家系统；在上述专家系统中加入由该领域专家根据自身经验直接给出的模糊推理规则，形成最终的配比调整规则库。本专利技术的有益效果是：1.对原料进行多点采样，并通过均化模块对多样本的综合物料配比进行平均得到整批原料的物料配比，利于消除原料成分波动、原料水分波动对物料配比的影响；2.在计算样本综合物料配比时，采用样本与所有规则模糊匹配的方式，综合考虑了样本与所有规则的关系，避免了原料成分不能完全与某单一规则匹配的问题；3.利用模糊匹配规则库中所有规则的方法，可以避免过多人工经验、背景知识的参与，提高了水泥生料配料和修正配料的客观性和可靠性。附图说明图1为本专利技术基于模糊匹配和率值反馈的水泥配料系统的结构图。图2为本专利技术基于模糊匹配和率值反馈的水泥配料系统的功能模块图。图3为本专利技术生料配料规则库建立时涉及的三角形隶属函数示意图。图4为本专利技术配比调整规则库建立时涉及的三角形隶属函数示意图。图5为本专利技术基于模糊匹配和率值反馈的水泥配料系统及方法中涉及的给定样本综合物料配比计算流程图。图6为本专利技术基于模糊匹配和率值反馈的水泥配料系统及方法中涉及的原料配比计算流程图。具体实施方式本专利技术有关于一种基于模糊匹配和率值反馈的水泥配料系统，包括基于模糊匹配的配料计算模块和基于模糊匹配的率值控制模块。所述基于模糊匹配的配料计算模块，通过取样过程对原料按多点采样方式抽取若干样本，检测确定各样本化学组分，然后由生料配料规则库根据多规则模糊匹配方法计算每一个样本的综合物料配比，最后再由均化过程根据所有样本的综合物料配比计算原料配比。所述基于模糊匹配的率值控制模块，通过对生料取样，由元素分析仪检测出磨生料样本中各种氧化物的含量，从而计算出磨生料率值，得到出磨生料率值与期望率值的偏差，然后利用配比调整规则库，通过多规则模糊匹配方法计算得到修正配比。本专利技术基于模糊匹配和率值反馈的水泥配料系统，还包括控制单元，所述原料配比和修正配比均发送到控制单元，控制单元依据原料配比和修正配比控制喂料机下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于模糊匹配和率值反馈的水泥配料系统，包括基于模糊匹配的配料计算模块和基于模糊匹配的率值控制模块，其特征是：所述基于模糊匹配的配料计算模块，通过取样过程对原料按多点采样方式抽取若干样本，检测确定各样本化学组分，然后由生料配料规则库根据多规则模糊匹配方法计算每一个样本的综合物料配比，最后再由均化过程根据所有样本的综合物料配比计算原料配比；所述基于模糊匹配的率值控制模块，通过对生料取样，由元素分析仪检测出磨生料样本中各种氧化物的含量，从而计算出磨生料率值，得到出磨生料率值与期望率值的偏差，然后利用配比调整规则库，通过多规则模糊匹配方法计算得到修正配比。

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊匹配和率值反馈的水泥配料系统，包括基于模糊匹配的配料计算模块和基于模糊匹配的率值控制模块，其特征是：所述基于模糊匹配的配料计算模块，通过取样过程对原料按多点采样方式抽取若干样本，检测确定各样本化学组分，然后由生料配料规则库根据多规则模糊匹配方法计算每一个样本的综合物料配比，最后再由均化过程根据所有样本的综合物料配比计算原料配比；所述基于模糊匹配的率值控制模块，通过对生料取样，由元素分析仪检测出磨生料样本中各种氧化物的含量，从而计算出磨生料率值，得到出磨生料率值与期望率值的偏差，然后利用配比调整规则库，通过多规则模糊匹配方法计算得到修正配比。2.根据权利要求1所述的基于模糊匹配和率值反馈的水泥配料系统，其特征是：还包括控制单元，所述原料配比和修正配比均发送到控制单元，控制单元依据原料配比和修正配比控制喂料机下料。3.一种基于模糊匹配和率值反馈的水泥配料方法，其特征是：包括如下步骤：步骤1：采用多点采样方式对原始物料进行采样，检测各个样本的化学成分，即各个样本的氧化物含量，这些氧化物含量组成一个向量，描述样本的化学组成，称为一个水泥原料样本；步骤2：将水泥原料样本与生料配料规则库中的每一条模糊规则进行模糊匹配，得到水泥原料样本与每一个模糊规则的匹配度，依照所有模糊规则及所述水泥原料样本与每一个模糊规则的匹配度计算样本的综合物料配比；步骤3：在均化过程中，对每个样本的综合物料配比进行加权求和，得到原料配比；步骤4：将原料配比发送到控制单元，控制单元依据原料配比控制喂料机下料；步骤5：对出磨生料进行取样，将生料样本送入元素分析仪；步骤6：所述元素分析仪检测出磨生料样本中各种氧化物的含量；步骤7：计算出磨率值与期望率值的偏差；步骤8：将率值偏差与配比调整规则库中的每一条模糊规则进行匹配，得到率值偏差与每一条模糊规则的匹配度，依照所有模糊规则及所述率值偏差与每一条模糊规则的匹配度计算修正配比；及步骤9：将修正配比发送到控制单元，控制单元依据原料配比和修正配比控制喂料机下料。4.根据权利要求3所述的基于模...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈攻，郭正平，贺希，
申请(专利权)人：苏州中材建设有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32