一种基于优化的混匀配料仓自动供料的时序编制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于优化的混匀配料仓自动供料的时序编制方法，属于冶金自动化技术领域，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，预测后续多个任务周期的系统状态，来设计以料仓内原料重量为约束条件，以供料效率最优为性能指标的自动供料时序编制优化问题，并通过设计遗传算法和对偶单纯形法求解料仓的加料序列以及每个加料任务的起始时间和终止时间完成自动供料时序的编制。本发明专利技术提供的方法可以有效避免混匀料仓自动供料过程中可能出现的空仓问题，提高混匀过程中的运行效率。提高混匀过程中的运行效率。提高混匀过程中的运行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于优化的混匀配料仓自动供料的时序编制方法


[0001]本专利技术属于冶金自动化
，更具体地，涉及一种基于优化的混匀配料仓自动供料的时序编制方法。

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时序编制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，但是无法确保不出现空仓，也没有考虑加料小车和取料机的运行效率的问题，这个环节还有很大的提升空间。
[0004]综上所示，研发混匀料仓自动供料时序编制方法以避免料仓空仓，保证原料混匀质量，同时提高自动供料过程的运行效率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优化的混匀配料仓自动供料的时序编制方法，通过建立混匀配料的数学模型，预测后续多个任务周期的系统状态，来建立以料仓内原料重量为约束条件，以供料效率最优为性能指标的自动供料时序编制优化问题，并求解符合需求的自动供料的时序。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于优化的混匀配料仓自动供料的时序编制方法，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，以预测后续多个任务周期的系统状态；
[0008]以料仓内原料重量为约束条件，以预测时间内加料小车加料的原料量最大为优化目标，建立性能指标函数；
[0009]以加仓序列为决策变量，以性能指标函数为优化目标设计整数遗传算法，对每个遗传算法的种群，均以对偶单纯形法计算最大加仓重量，得到优化的加仓序列；
[0010]将优化的加仓序列，带入到混匀料仓系统的数学模型中，将原始的非线性混合整
数优化模型转换成线性规划模型，使用对偶单纯形法求解线性规划模型得到每个加料任务的起始时刻和结束时刻；
[0011]综合优化的加仓序列和每个加料任务的起始时刻和结束时刻，得到自动供料的时序。
[0012]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l，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。
[0013]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
。
[0014]在一些可选的实施方案中，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，包括：
[0015]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)表示第i个任务加料的结束时刻，第j个料仓的初始重量为W(0,j)；
[0016]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t
e
(k
‑
1)和第k个任务加料的起始时刻t
s
(k)这段时间内料仓的下料量；
[0017]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t
e
(k)与第k个任务加料的起始时刻t
s
(k)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t
e
(k)与第k个任务加料的起始时刻t
s
(k)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；
[0018]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；
[0019]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)表示第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于优化的混匀配料仓自动供料的时序编制方法，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，以预测后续多个任务周期的系统状态；以料仓内原料重量为约束条件，以预测时间内加料小车加料的原料量最大为优化目标，建立性能指标函数；以加仓序列为决策变量，以性能指标函数为优化目标设计整数遗传算法，对每个遗传算法的种群，均以对偶单纯形法计算最大加仓重量，得到优化的加仓序列；将优化的加仓序列，带入到混匀料仓系统的数学模型中，将原始的非线性混合整数优化模型转换成线性规划模型，使用对偶单纯形法求解线性规划模型得到每个加料任务的起始时刻和结束时刻；综合优化的加仓序列和每个加料任务的起始时刻和结束时刻，得到自动供料的时序。2.根据权利要求1所述的方法，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l，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所述的方法，其特征在于，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，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)表示第i个任务加料的结束时刻，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)...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊文羽，路万林，姜炎城，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：