【技术实现步骤摘要】
一种基于极限学习机的水泥磨系统电耗指标预测方法
本专利技术属于水泥磨系统电耗指标预测领域,特别涉及一种基于极限学习机的水泥磨系统电耗指标预测方法。
技术介绍
水泥工业是我国传统工业,随着国家的发展,大型建筑不断出现,水泥使用量大大增加,水泥行业是我国主要的高耗能、高排放产业。实现水泥磨电耗指标的在线预测,有利于指导水泥磨研磨过程各个生产指标的调度优化,有利于降低水泥磨生产过程电耗,从而能达到节能减排的目的。但是由于水泥研磨系统各个生产指标之间存在滞后性,并且耦合性较高,因此很难通过建立机理模型模拟水泥磨系统的能耗模型;由于不同操作人员现场经验的差异,很难保证水泥磨处于高效,稳定的运行状态,从而导致能耗浪费。另外,在采用OPC技术对水泥工业现场DCS设备的数据提取过程中,由于人员操作不当,易会产生数据异常,如激增等,为后续建立精确地电耗预测模型增加难度。针对上述问题,赵辉等人采用主成分分析法得到影响水泥生产电耗的关键因素,降低了回归预测模型的复杂度,并提出基于改进多元非线性算法的水泥电耗预测模型,但该方法未解决水泥生产过程的时滞问题。谢武明等人将33个指标作为输入建立基于BP神经网络的污水处理厂电耗预测模型,对于电耗预测这类问题求解复杂非线性函数的全局极值,BP神经网络容易陷入局部最优。王昭旭等人将一种隐含时间序列深度信念网络用到水泥生产电耗预测,消除了时变时延对水泥能耗预测的影响,但深度信念网络预训练采用无监督学习,学习过程缓慢,难以进行水泥磨系统电耗在线预测。
技术实现思路
针对上述问题 ...
【技术保护点】
1.一种基于极限学习机的水泥磨系统电耗指标预测方法,其特征在于,其步骤包括:/n步骤1:确定输入、输出变量;/n通过对水泥磨系统的运行分析,确定与水泥磨电耗相关的输入变量为喂料量反馈、出磨斗提电流反馈、选粉机转速反馈、喂料斗提电流反馈、入库提升机电流反馈、比表面积、主机电流及选粉机进口压力共八个工业参量,确定输出变量为水泥磨吨电耗;/n步骤2:提取输入、输出变量;/n将水泥磨系统设备中的历史数据存入数据库,从数据库中提取所述输入变量和输出变量;/n步骤3:对PSO算法改进得到IPSO算法;/n改进的IPSO算法中的位置更新模型为:/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种基于极限学习机的水泥磨系统电耗指标预测方法,其特征在于,其步骤包括:
步骤1:确定输入、输出变量;
通过对水泥磨系统的运行分析,确定与水泥磨电耗相关的输入变量为喂料量反馈、出磨斗提电流反馈、选粉机转速反馈、喂料斗提电流反馈、入库提升机电流反馈、比表面积、主机电流及选粉机进口压力共八个工业参量,确定输出变量为水泥磨吨电耗;
步骤2:提取输入、输出变量;
将水泥磨系统设备中的历史数据存入数据库,从数据库中提取所述输入变量和输出变量;
步骤3:对PSO算法改进得到IPSO算法;
改进的IPSO算法中的位置更新模型为:
其中,wi为惯性权重,fiti为当前粒子第i次迭代的适应度值,Pgd为算法的全局最优值,k,k+1分别表示第k次、第k+1次迭代;c1和c2为加速因子,令c1=c2=2;r1和r2为分布于[0,1]之间的随机数;Mi为第i个粒子为S维的向量,Mi=(Mi1,Mi2,…,Mid,…,Mis)T,Mid为第i个粒子在d维空间中的位置;Vi=(Vi1,Vi2,…,Vid,…,Vis)T为第i个粒子的速度,Vid为第i个粒子在d维空间中的速度;Pi=(Pi1,Pi2,…,Pid,…,Pis)T为第i个粒子的个体极值,Pid为第i个粒子在d维空间的个体极值;Pg=(Pg1,Pg2,…,Pgd,…,Pgs)T为种群全局极值,Pgd为种群g在d维空间的全局极值;
步骤4:利用IPSO算法及所述提取的输入、输出变量值对ELM模型参数进行寻优,得到ELM模型的寻优变量:神经元个数L、输入层权重w和隐含层偏置b;
步骤5:利用所述寻优变量及所述提取的输入、输出变量值对ELM预测模型进行训练,得到输出权重
步骤6:构建基于IPSO-ELM的水泥磨系统电耗指标预测模型为:
其中,j=1,2,…,L,L为隐含层神经元的个数,为输出权重,为激活函数,Wj为隐含层第j个神经元的输入权重矩阵,X=[x1,x2,…xi,…,x7,x8]为输入变量时间序列数据集,xi=[xi1,xi2,…,xit]i=1,2…8,t为时间序列的长度,bj为隐含层第j个神经元的偏置;
步骤7:进行在线预测;
将实时输入变量数据输入基于IPSO-ELM的水泥磨系统电耗指标预测模型,得到实时的水泥磨吨电耗数值,实现水泥磨系统电耗指标的在线预测。
2.根据权利要求1所述的基于极限学习机的水泥磨系统电耗指标预测方法,其特征在于,所述步骤4中寻优过程如下:
技术研发人员:郝晓辰,李东栩,张志鹏,赵彦涛,冀亚坤,徐清泉,
申请(专利权)人:燕山大学,
类型:发明
国别省市:河北;13
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