基于模型预测和局部穷举的混匀料仓自动供料的调度方法技术

本发明专利技术公开了一种基于模型预测和局部穷举的混匀料仓自动供料的调度方法，包括：获取系统的参数信息和状态信息，并根据实际设备状态和参数建立对应的数学模型，根据料仓内原料重量和剩余下料时间将料仓划分为四类，将最近时刻需要加仓的料仓限制在I类，然后根据建立的数学模型穷举加料小车和取料机的组合并预测一定时间段内各个不同组合带来的料仓状态，使用滚动优化的思想选取符合约束条件中运行成本最低的组合即得到了下一任务需要调度加料小车和取料机。本发明专利技术提供的混匀料仓自动供料的方法可以解决原料场混匀配料工艺中料仓自动供料的调度问题，降低加料小车和取料机运行成本的同时，可以避免混匀料仓空仓的情况发生。生。生。

【技术实现步骤摘要】
基于模型预测和局部穷举的混匀料仓自动供料的调度方法


[0001]本专利技术属于冶金自动化
，更具体地，涉及一种基于模型预测和局部穷举的混匀料仓自动供料的调度方法。

技术介绍

[0002]由于我国矿源的多样性，钢铁企业原料场通常需要将十几种甚至几十种不同种类的原料通过一定比例均匀混合，来满足烧结矿的质量需求。原料场混匀配料工艺包含两个过程：第一个是一次料场的取料作业，在一次料场掘取对应的原料并通过皮带运送到混匀配料槽暂存；第二个过程是混匀配料槽按照配方比例通过圆盘给料机设置不同的下料速度并将配料槽的原料下放至同一条皮带上，由皮带将矿石原料运输至混匀料场的堆料机制成混匀料堆。其中混匀配料槽一般包含多个料仓，每个配料槽会装配1～2个加料小车给各个料仓供料，每个加料小车则对应1～2个取料机。由于混匀配比不同，各个料仓原料的下料速度也不同，因此如何合理的调度各个加料小车和取料机，确保各个料仓不空仓的情况下尽量减少能耗是提高原料场运行效率的关键。
[0003]目前钢铁企业原料场多采用人工调度的方式来给各个料仓供料，这种方式依赖人工经验，容易出现调度不及时，料仓空仓导致混匀成分与预期差别大的情况，且不易控制运行成本。近年来，也有通过自动化的方法计算加料时序，确保不出现空仓的方法，但是没有考虑加料小车和取料机的运行成本问题，这个环节的运行效率还有很大的提升空间。
[0004]综上所示，研发混匀料仓自动供料调度方法以避免料仓空仓，保证原料混匀质量，同时降低取料机和加料小车的运行成本是进一步提高混匀料场能效和生产水平的一个关键环节。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提出了一种基于模型预测和局部穷举的混匀料仓自动供料的调度方法，可以解决原料场混匀配料工艺中料仓自动供料的调度问题，尽量降低加料小车和取料机运行成本的同时，避免混匀料仓空仓的情况发生。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于模型预测和局部穷举的混匀料仓自动供料的调度方法，包括：
[0007]获取混匀料仓系统的参数信息和状态信息，并根据实际设备状态和参数建立对应的混匀料仓系统的数学模型；
[0008]根据料仓内原料重量和剩余下料时间将料仓划分为若干类，将最近时刻需要加仓的料仓限制在第I类；
[0009]根据建立的数学模型穷举加料小车和取料机的组合并预测预设时间段内各个不同组合带来的料仓状态；
[0010]使用滚动优化的思想选取符合约束条件中运行成本最低的组合得到下一任务需要调度加料小车和取料机。
[0011]在一些可选的实施方案中，所述混匀料仓系统的参数信息包括：混匀料仓数量，混匀料仓内原料重量的上限W
max
，料仓原料重量的下限W
min
，相邻料仓之间的距离d，加料小车的数量n
c
，每个加料小车对应的取料机的数量m
r
，料仓和对应品种料堆之间的皮带长度。
[0012]在一些可选的实施方案中，所述混匀料仓系统的状态信息包括：料仓内原料品种，料仓内的原料重量W，料仓的下料流量f
‑
，加料小车的移动速度v
c
，加料小车的加料流量f
+
，取料机的移动速度v
r
，加料小车的位置p
c
，取料机的位置p
r
。
[0013]在一些可选的实施方案中，根据实际设备状态和参数建立对应的混匀料仓的数学模型，包括：
[0014]设x(i,j)表示第i个任务第j个料仓是否加料，0表示不加料，1表示加料，t
s
(i)表示第i个任务加料的起始时刻，t
e
(i)表示加料的结束时刻，第j个料仓的初始重量为W(0,j)；
[0015]由W
ts
(k,j)＝W
te
(k
‑
1,j)
‑
f_(t
s
(k)
‑
t
e
(k
‑
1))得到第k个任务加料起始时刻，第j个料仓内原料重量W
ts
(k,j)，其中，W
te
(k
‑
1,j)表示第k
‑
1个任务加料结束时刻，第j个料仓内原料重量，f
_
(t
s
(k)
‑
t
e
(k
‑
1))表示第k
‑
1个任务加料的结束时刻和第k个任务加料的起始时刻这段时间内料仓的下料量；
[0016]由W
te
(k,j)＝W
ts
(k,j)
‑
f
_
(t
e
(k)
‑
t
s
(k))+f
+
(t
e
(k)
‑
t
s
(k))
·
x(k,j)得到第k个任务加料结束时刻，第j个料仓内原料重量W
te
(k,j)，其中，f
‑
(t
e
(k)
‑
t
s
(k))表示第k个任务加料的结束时刻与第k个任务加料的起始时刻这段时间内料仓的下料量，f
+
(t
e
(k)
‑
t
s
(k))表示第k个任务加料的结束时刻与第k个任务加料的起始时刻这段时间内料仓的加料量，x(k,j)表示第k个任务第j个料仓是否加料，0表示不加料，1表示加料；
[0017]由得到t
k
时刻，第i个加料小车的位置p
c
(i,t
k
)，其中，p
c
(i,0)表示第i个加料小车的初始位置，v
c
表示加料小车的移动速度；
[0018]由得到t
k
时刻，第i个取料机的位置p
r
(i,t
k
)，其中，p
r
(i,0)表示第i个取料机的初始位置，v
r
表示取料机的移动速度；
[0019]根据每个料仓的品种、品种对应料堆位置以及皮带速度计算原料从料堆运输到料仓所需要的时间。
[0020]在一些可选的实施方案中，为了混匀过程中料仓不出现空仓的情况，设置对应的约束条件如下：n表示任务数量，l表示料仓数量。
[0021]在一些可选的实施方案中，所述方法还包括：
[0022]以取料机和加料小车移动成本的加权和最小为优化目标，建立性能指标函数：其中s
r
(i,j)和s
c
(i,j)分别表示第j号刮板取料机第i个任务移动成本，ω1和ω2分别代表两种不同的设备运行成本的权重。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模型预测和局部穷举的混匀料仓自动供料的调度方法，其特征在于，包括：获取混匀料仓系统的参数信息和状态信息，并根据实际设备状态和参数建立对应的混匀料仓系统的数学模型；根据料仓内原料重量和剩余下料时间将料仓划分为若干类，将最近时刻需要加仓的料仓限制在目标类；根据建立的数学模型穷举加料小车和取料机的组合并预测预设时间段内各个不同组合带来的料仓状态；使用滚动优化的思想选取符合约束条件中运行成本最低的组合得到下一任务需要调度加料小车和取料机。2.根据权利要求1所述的调度方法，其特征在于，所述混匀料仓系统的参数信息包括：混匀料仓数量，混匀料仓内原料重量的上限W
max
，料仓原料重量的下限W
min
，相邻料仓之间的距离d，加料小车的数量n
c
，每个加料小车对应的取料机的数量m
r
，料仓和对应品种料堆之间的皮带长度。3.根据权利要求2所述的调度方法，其特征在于，所述混匀料仓系统的状态信息包括：料仓内原料品种，料仓内的原料重量W，料仓的下料流量f
‑
，加料小车的移动速度v
c
，加料小车的加料流量f
+
，取料机的移动速度v
r
，加料小车的位置p
c
，取料机的位置p
r
。4.根据权利要求3所述的调度方法，其特征在于，根据实际设备状态和参数建立对应的混匀料仓的数学模型，包括：设x(i,j)表示第i个任务第j个料仓是否加料，0表示不加料，1表示加料，t
s
(i)表示第i个任务加料的起始时刻，t
e
(i)表示加料的结束时刻，第j个料仓的初始重量为W(0,j)；由W
ts
(k,j)＝W
te
(k
‑
1,j)
‑
f
_
(t
s
(k)
‑
t
e
(k
‑
1))得到第k个任务加料起始时刻，第j个料仓内原料重量W
ts
(k,j)，其中，W
te
(k
‑
1,j)表示第k
‑
1个任务加料结束时刻，第j个料仓内原料重量，f
_
(t
s
(k)
‑
t
e
(k
‑
1))表示第k
‑
1个任务加料的结束时刻和第k个任务加料的起始时刻这段时间内料仓的下料量；由W
te
(k,j)＝W
ts
(k,j)
‑
f
_
(t
e
(k)
‑
t
s
(k))+f
+
(t
e
(k)
‑
t
s
(k))
·
x(k,j)得到第k个任务加料结束时刻，第j个料仓内原料重量W
te
(k,j)，其中，f
_
(t
e
(k)
‑
t
s
(k))表示第k个任务加料的结束时刻与第k个任务加料的起始时刻这段时间内料仓的下料量，f
+
(t
e
(k)
‑
t
s
(k))表示第k个任务加料的结束时刻与第k个任务加料的起始时刻这段时间内料仓的加料量，x(k,j)表示第k个任务第j个料仓是否加料，0表示不加料，1表示加料；由得到t

【专利技术属性】
技术研发人员：熊文羽，姜炎城，路万林，赵菁，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：