基于数据与知识的铝电解槽过程控制参数获取方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种基于数据与知识的铝电解槽过程控制参数获取方法及设备，所述方法包括：通过尺度图和能量谱密度对历史正常化槽电压数据进行时频分析，得到预定范围的与氧化铝浓度状态信息相关的频段和低频槽噪声对应频段；基于多分辨分析理论将包括氧化铝浓度状态信息、低频槽噪声在内的信号分量从槽电压信号中分离；根据各信号分量的频率分布特点和具体物理意义进行重组得到具有相应工业语义的状态特征变量；基于所述状态特征变量设计满足铝电解槽过程控制所需的关键参数。采用本发明专利技术方案得到的控制参数，能够有效提升槽控机控制系统的及时性和可靠性，同时降低复杂性等。

Method and equipment for obtaining process control parameters of aluminum reduction cells based on data and knowledge

The invention discloses a process control parameter acquisition method and equipment based on data and knowledge. The method includes: the time frequency analysis of the history normalization trough voltage data by the scale map and the energy spectrum density, and the frequency band and the low frequency slot noise related to the alumina concentration state information are obtained. The signal components, including the alumina concentration state information and the low frequency slot noise, are separated from the trough voltage signals based on the multiresolution analysis theory. According to the frequency distribution characteristics of the signal components and the specific physical meaning, the state characteristic variables with corresponding industrial semantics are reorganized and the state characteristics are based on the state characteristics. Variable design meets the key parameters required for process control of aluminum reduction cells. The control parameters obtained by adopting the scheme of the invention can effectively improve the timeliness and reliability of the control system of the slot control computer, and reduce the complexity and the like.

【技术实现步骤摘要】
基于数据与知识的铝电解槽过程控制参数获取方法及设备
本专利技术铝电解槽过程控制领域，特别涉及一种基于数据与知识的铝电解槽过程控制参数获取方法及设备。
技术介绍
冰晶石-氧化铝熔盐电解是铝电解工业生产原铝的唯一方法，铝电解槽是铝电解生产过程的“心脏”。电解所用的原料为氧化铝，电解质为熔融的冰晶石，采用炭素阳极。电解结果是阴极上得到熔融铝和阳极上析出二氧化碳。。由于铝电解槽内部涉及复杂的电化学、物理化学反应，冰晶石-氧化铝熔盐具有高温、强腐蚀性等特点，导致众多关键参数不能直接在线测量。同时，现代铝电解生产的“五低三窄一高”高效节能技术与铝电解槽大型化、超大型化趋势的出现，使得铝电解过程控制面临着在更苛刻的条件下，实现氧化铝浓度、槽稳定性和槽温控制的挑战，亟需正确、有效和实用性强的过程控制参数加入铝电解槽的过程控制系统中，以提高铝电解槽运行效率。在机理知识方面，前人在实验室实验、热力学计算等实验与机理分析的基础上，得到表观槽电阻、氧化铝浓度和极距之间存在如图1所示的定性关系，简称“U”型曲线。在极距一定的条件下，氧化铝浓度与槽电阻呈“U”型关系，即在氧化铝中等浓度区存在一个槽电阻最小值。该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数据与知识的铝电解槽过程控制参数获取方法，其特征在于，所述方法包括：通过尺度图和能量谱密度对历史正常化槽电压数据进行时频分析，得到预定范围的与氧化铝浓度状态信息相关的频段和低频槽噪声对应频段；基于多分辨分析理论将包括氧化铝浓度状态信息、低频槽噪声在内的信号分量从槽电压信号中分离；根据各信号分量的频率分布特点和预定的具体物理意义进行重组得到具有相应工业语义知识的状态特征变量；基于所述状态特征变量设计满足铝电解槽过程控制所需的关键参数。

【技术特征摘要】
1.一种基于数据与知识的铝电解槽过程控制参数获取方法，其特征在于，所述方法包括：通过尺度图和能量谱密度对历史正常化槽电压数据进行时频分析，得到预定范围的与氧化铝浓度状态信息相关的频段和低频槽噪声对应频段；基于多分辨分析理论将包括氧化铝浓度状态信息、低频槽噪声在内的信号分量从槽电压信号中分离；根据各信号分量的频率分布特点和预定的具体物理意义进行重组得到具有相应工业语义知识的状态特征变量；基于所述状态特征变量设计满足铝电解槽过程控制所需的关键参数。2.如权利要求1所述的铝电解槽过程控制参数获取方法，其特征在于，所述方法还包括：基于数据、机理知识和经验知识，使用平移不变小波变换，实现对预定采样频率的表观氧化铝浓度的抽取。3.如权利要求2所述的铝电解槽过程控制参数获取方法，其特征在于，在所述时频分析中，在尺度图的基础上使用能量谱密度，得到与氧化铝浓度对应的频率范围以及与槽稳定性相关的低频槽噪声频率划分及其频带宽度。4.如权利要求3所述的铝电解槽过程控制参数获取方法，其特征在于，正常化槽电压数据按频率分成四个频段：氧化铝浓度区、次低频槽噪声区、低频槽噪声区和噪声过渡区；所述分离包括：分离氧化铝浓度区中氧化铝浓度信号分量，获取与氧化铝浓度状态相关的信号分量；分离次低频槽噪声区的信号分量，获取阳极移动、出铝操作和阳极效应及其引起的铝液波动信号分量；分离噪声过渡区内的信号分量；分离低频槽噪声区内的信号分量。5.如权利要求4所述的铝电解槽过程控制参数获取方法，其特征在于，重组得到具有相应工业语义的状态特征变量包括：步骤a、依据各信号分量所含工业语义，对分离出来的信号分量分组；步骤b、对分组后的信号分量进行重组得到具有相应语义知识的状态特征变量。6.如权利要求5所述的铝电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂卫华，曾朝晖，陈晓方，谢永芳，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43