專利名稱：：一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的煤泥浮選精煤灰份軟測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及工業(yè)過程控制領(lǐng)域的軟測量
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及對煤泥浮選過程中浮選精煤灰份進(jìn)行軟測量的方法。
背景技術(shù)：
：軟測量是解決某些關(guān)鍵參數(shù)急需測量但卻沒有相應(yīng)測試儀器，或測試儀器過于昂貴情形下的一種有效途徑。具體來講，軟測量就是將需要關(guān)心的變量(即待測變量)作為主導(dǎo)變量，而將引起主導(dǎo)變量變化的相關(guān)變量(可測變量)作為輔助變量，以輔助變量的數(shù)據(jù)做輸入，主導(dǎo)變量的數(shù)據(jù)做輸出，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，從而獲得主導(dǎo)變量值的方法，因此軟測量有時也稱為軟儀表。軟測量建?？梢苑譃闄C(jī)理建模、數(shù)據(jù)驅(qū)動建模和混合建模三種方式，涉及到統(tǒng)計學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等多種方法。軟測量建模的最大特點是對象依賴性強(qiáng)，對于不同的研究對象，相應(yīng)的輔助變量選擇差異性大，要求設(shè)計者同時具備對象工藝過程知識和測試建模的綜合知識，才可能獲得優(yōu)良的軟測量模型。煤炭洗選是潔凈煤的基礎(chǔ)和前提，浮選是煤炭洗選中處理細(xì)粒煤的主要方法。目前囯內(nèi)釆用的煤泥浮選控制策略主要為前饋控制，即測取浮選入料的濃度和流量，計算干煤泥量，然后在此基礎(chǔ)上，通過實驗驗證噸干煤泥量應(yīng)該添加的浮選藥劑種類、比例和加藥點，從而實現(xiàn)煤泥浮選過程的穩(wěn)定控制。釆用這種控制策略存在的問題是無法實時獲知浮選精煤產(chǎn)品的灰份，實現(xiàn)浮選精煤質(zhì)量卡邊。目前國內(nèi)控制精煤灰分指標(biāo)的實際操作方法是大部分通過人工釆樣來化驗浮選精煤的灰份，由于化驗時間長，時間滯后，對生產(chǎn)指導(dǎo)作用有限，不能實現(xiàn)浮選精煤灰份的實時檢測和質(zhì)量卡邊。國外一般是釆用煤漿測灰儀來實現(xiàn)浮選精煤灰分的質(zhì)量卡邊控制的。然而由于測灰儀產(chǎn)品價格昂貴，花費巨大，我國絕大部分選煤廠難以配備。90年代末，由中國礦業(yè)大學(xué)和清華大學(xué)聯(lián)合開發(fā)了煤漿測灰儀，同時開發(fā)了基于在線煤漿測灰儀的煤泥浮選優(yōu)化控制系統(tǒng)，但由于安全和維護(hù)工作量大且復(fù)雜等問題，影響了產(chǎn)品推廣。因此，尋求檢測技術(shù)新機(jī)理、新方法來提高浮選過程的在線檢測水平、實現(xiàn)浮選自動化，滿足選煤綜合自動化發(fā)展需求，是煤泥浮選自動化的一個重要研究方向。軟測量技術(shù)的興起與發(fā)展，為煤泥浮選精煤灰份檢測提供了檢測和測量的新思路和新方法。浮選過程是一個機(jī)理復(fù)雜、非線性、大時滯、強(qiáng)耦合的生產(chǎn)過程，影響浮選精煤產(chǎn)品質(zhì)量因素眾多，機(jī)理建模由于過多的簡化，與實際浮選過程相去甚遠(yuǎn)，因此，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的建模方法成為浮選過程精煤灰份軟測量建模的必由之路。G.T.Adel等(anadvancedcontrolsystemforfinecoalflotation.1999,FinalTechnicalReport,UnitedStatesDepartmentofEnergy,FederalEnergyTechnologyCenter)對煤泥浮選的精煤釆取了基于攪拌機(jī)理模型和卡爾曼濾波的方式確定。G-D.Gonzalez等(Localmodelsforsoft-sensorsinarougherflotationbank,MineralsEngineering.2003,(16):441—453)對銅浮選的粗選過程精礦品位進(jìn)行了多種軟測量建模方案的對比，發(fā)現(xiàn)模型只對搡作點附近有效，操作點偏離過大將直接導(dǎo)致模型失配，因此要考慮可變工況對軟測量建模的影響。周俊武等(基于RBF網(wǎng)絡(luò)的浮選技術(shù)指標(biāo)預(yù)報模型的研究.有色金屬(選礦部分)，2002)以鉛鋅礦石工業(yè)浮選鉛粗選礦為例，研究了原礦鉛、鋅品位，礦漿pH值，磨礦濃度以及藥劑用量與浮選回收率和精礦品位之間的關(guān)系，并建立了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。張勇(浮選生產(chǎn)過程經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的軟測量建模，控制工程.2005，(I":346-348)進(jìn)行了粗糙集-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能系統(tǒng)在鐵礦浮選過程中的應(yīng)用研究，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和粗糙集理論引入浮選建模過程中，使數(shù)據(jù)預(yù)處理和軟測量建模與浮選生產(chǎn)工藝有機(jī)結(jié)合，探索浮選過程的建模與智能優(yōu)化方法，并在工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行了兩個月的現(xiàn)場實驗，取得良好的效果。對銅、鐵、鉛、鋅礦的浮選過程的軟測量建模方案為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或統(tǒng)計學(xué)方法，需要足夠多的數(shù)據(jù)，工業(yè)現(xiàn)場無法滿足這種苛刻要求，同時模型只對操作點附近有效，操作點偏離過大將直接導(dǎo)致模型失配。上述軟測量建模方法如機(jī)理建模、多元統(tǒng)計、卡爾曼濾波、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等都是基于傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)方法的。傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)方法研究的是樣本數(shù)目逼近無窮大時的漸進(jìn)理論，但當(dāng)樣本數(shù)目有限或者是處理小樣本時就難以取得理想的效果。其中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)又具有收斂速度慢、結(jié)構(gòu)選擇問題和局部極小、過學(xué)習(xí)和推廣能力差等問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對煤泥浮選過程中浮選精煤灰份測量方法的不足，提供一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的煤泥浮選精煤灰份軟測量方法，通過常規(guī)在線測量儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供的測量參數(shù)，實時估計出當(dāng)前浮選精煤的灰份含量。本發(fā)明的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的煤泥浮選精煤灰份軟測量方法是基于新近發(fā)展起來的統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論和支持向量回歸預(yù)測算法，基于結(jié)構(gòu)風(fēng)險最小化原則而提出的，具有良好的模型泛化(或推廣)能力。最小二乘支持向量機(jī)(簡稱為LS-SVM)是支持向量機(jī)SVM的一種演變，其主要思想是將SVM法中的不等式約東改為等式約東，且將誤差平方和損失函數(shù)作為訓(xùn)練集的經(jīng)驗損失，這樣就把問題轉(zhuǎn)化為一個線形矩陣求解問題，簡化了計算，提高了算法速度，同時保留了支持向量機(jī)的優(yōu)點。本發(fā)明的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的煤泥浮選精煤灰份軟測量方法是首先構(gòu)建一個硬件平臺，該硬件平臺包括浮選入料泵、礦漿準(zhǔn)備器、浮選機(jī)、浮選藥劑箱(包括捕收劑藥劑箱和起泡劑藥劑箱)和電動閥門，同時還配備了測量儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以及用于進(jìn)行軟件計算的計算機(jī)系統(tǒng)。浮選入料泵與礦漿準(zhǔn)備器管道連接，礦漿準(zhǔn)備器通過其底部管道連接浮選機(jī)，浮選藥劑箱通過管道分別通入礦漿準(zhǔn)備器上部和浮選機(jī)第三槽入口端，電動閥門安裝在浮選機(jī)尾部的浮選尾礦閘板上，用于調(diào)整浮選尾礦閘板的高度以控制浮選機(jī)液面高度。浮選入料經(jīng)浮8選入料泵打入礦漿準(zhǔn)備器，并向礦漿準(zhǔn)備器中添加浮選藥劑捕收劑和起泡劑后，充分?jǐn)嚢杷腿敫∵x機(jī)進(jìn)行分選，在浮選機(jī)的第三槽入口端再次加入浮選藥劑以盡可能回收精煤，最后經(jīng)刮泡機(jī)構(gòu)將浮選精煤刮出后形成精煤產(chǎn)品，尾礦自流并經(jīng)脫水獲得浮選尾煤。其測量儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括流量計安裝在進(jìn)入礦漿準(zhǔn)備器的管道上，用于測量進(jìn)入浮選系統(tǒng)的入料煤漿的流量；濃度計安裝在進(jìn)入礦漿準(zhǔn)備器的管道上；用于測量進(jìn)入浮選系統(tǒng)的入料煤漿的濃度；計量泵組由捕收劑計量泵和起泡劑計量泵組成，分為第一計量泵組和第二計量泵組，分別位于礦漿準(zhǔn)備器上部的連接管道和浮選機(jī)的第三槽入口端管道上，用于計量加入到浮選系統(tǒng)中藥劑的數(shù)量；電動閥門位于浮選機(jī)尾部的浮選尾礦閘板上，在控制浮選機(jī)液面高度的同時用于測量浮選尾礦閘板的位置。用于進(jìn)行軟件計算的計算機(jī)系統(tǒng)同時配置有可編程序控制器PLC和工業(yè)控制計算機(jī)，本發(fā)明的軟測量軟件就運行于工業(yè)控制計算機(jī)上。其次，在上述硬件平臺的基礎(chǔ)上創(chuàng)建一個浮選精煤灰份的軟測量方法，由運行在工業(yè)控制計算機(jī)上的軟測量軟件與PLC進(jìn)行通訊，獲得實時過程數(shù)據(jù)和人機(jī)交互數(shù)據(jù)，并顯示、保存浮選精煤灰份的軟測量數(shù)據(jù)結(jié)果。本發(fā)明的軟測量方法包括以下步驟'1、在浮選起車階段實現(xiàn)基于噸干煤泥量的前饋控制。由于浮選起車所需時間較長，入料濃度極不穩(wěn)定，因此這種情況不適合進(jìn)行軟測量。為此，在進(jìn)行軟測量測試之前，要判斷是否進(jìn)入正常工況，如不符合正常生產(chǎn)工況，則進(jìn)入基于噸干煤泥量加藥的前饋控制程序，直到浮選生產(chǎn)過程穩(wěn)定，為軟測量提供合格工況。2、通過人機(jī)界面輸入入選原煤性質(zhì)。輸入的入選原煤性質(zhì)包括所屬礦井的煤層號、配比和各配比浮選入料煤灰份值三組參數(shù)。例如，某礦井有兩層煤A和B,則配比為1:O表示只入洗A層煤，0:1表示只入洗B層煤，3:7表示A層和B層煤的入洗比例為30%和70%，其他以此類推，同樣適用于多層煤。入料灰份參數(shù)以5%的變化作為灰份分類類別，如26~30%的灰份做為同一個灰份來看待，其他如16~20%的灰份也認(rèn)為是一個灰份，上述情況同絕大多數(shù)選煤過程的實際入洗狀況相適應(yīng)。以上人工輸入的三組參數(shù)是作為本發(fā)明的軟測量方法中的軟測量模型切換條件來使用的。本發(fā)明方法中的軟測量建模對各種原煤條件分別進(jìn)行軟測量建模，最后形成軟測量模型庫。在實際使用中，根據(jù)人機(jī)界面輸入的浮選入料煤條件，進(jìn)行軟測量模型的選擇與切換，達(dá)到進(jìn)一步提高軟儀表精度和泛化能力的要求。如模型切換條件滿足，則進(jìn)入軟測量模型選擇與計算，否則需構(gòu)建新的軟測量模型。3、基于最小二乘支持向量回歸的煤泥浮選精煤灰份軟測量模型庫構(gòu)建。軟測量建模的主要步驟為l).輔助變量及主導(dǎo)變量的選擇、2).軟測量數(shù)據(jù)的預(yù)處理、3).建立軟測量模型、4).軟測量模型測試與選擇、5).各種浮選入料條件下的軟測量模型構(gòu)建、6).模型的校正和參數(shù)修正。1).輔助變量及主導(dǎo)變量的選擇在浮選過程輔助變量的選擇中，釆用的輔助變量為浮選入料的濃度、流量、浮選藥劑加藥量和尾礦閘板位置作為輔助變量，將浮選精煤灰份作為軟測量的主導(dǎo)變量。輔助變量的獲取方法分別來自于各個測量儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)序列，精煤灰份需要人工釆樣并化驗獲得，同時記錄釆樣時刻，以和輔助變量時刻相對應(yīng)，構(gòu)建數(shù)據(jù)對。2).軟測量數(shù)據(jù)的預(yù)處理為了下一步的軟測量建模，要進(jìn)行數(shù)據(jù)樣本的預(yù)處理，即對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。3).建立軟測量模型基于最小二乘支持向量回歸的軟測量建模過程如下所述設(shè)給定樣本數(shù)據(jù)為(^>0,(^^)...(^,,:0,其中x,e^為輸入向量，乂ei為輸出變量，且^=/^,),/=1,2,...,附，/(x)為待估計的未知函數(shù)。作非線性映射//，其中-稱為特征映射，^為特征空間，則被估計函數(shù)/Y^有如下形式少=/0)=w7>(x)+6其中w為空間/Z中的權(quán)向量，6ei為偏置于是LS-SVM法估計非線性函數(shù)為如下特征空間中的最優(yōu)問題<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>其中^ei^為誤差變量。其中Y為一實數(shù)常量，它決定了二者的相對重要性。為了避免過學(xué)習(xí)，常將Y設(shè)為較小的值。一般地，由于w可能為無限維的，直接計算出上述規(guī)劃是極其困難的，因此將這一規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化到其的對偶空間中定義Ugrange函數(shù)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>w，6,e,a)=J"(w，e)-Za如7)+6+e,-_y,J其中a,ei為丄agra"ge乘子。于是最優(yōu)解的條件如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>生<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>這些條件中除了"，=^之外，與標(biāo)準(zhǔn)的SVM最優(yōu)條件很相似，其中a,=^使得LS-SVM不再具有SVM所具有的稀疏性。利用上式消去w與e,,可以得到上述規(guī)劃的解的方程為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中，向量乙=(1,1,…lf,"=(",，"2"..，",)7，r-(》',，h，…:07，"為一矩陣，其定義為Q—Q")贈，其中，Q,,=^(x,)>(x,)。我們注意到，上式為一線性方程組，通過求上式就可求得"與6的值，于是獲得被估計函數(shù),0O的表達(dá)式為附其中《0,力為核函數(shù)，其定義為力=(K力。以前面已經(jīng)預(yù)處理的數(shù)據(jù)為輸入，以浮選精煤灰分為模型輸出，進(jìn)行浮選精煤灰分的軟測量模型建立，同時保存輔助變量數(shù)據(jù)，用于模型修正使用。4).模型測試與選擇使用測試樣本對訓(xùn)練好的模型進(jìn)行測試，如果滿足誤差要求，即認(rèn)為模型可用。釆用軟測量計算值與實驗值絕對誤差的最大值作為誤差，計算公式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>對軟測量模型的檢驗條件為e〈o.5。/。即認(rèn)為模型可用。5).各種浮選入料條件下的軟測量模型構(gòu)建軟測量模型建模同上述方法和步驟，從而建立選煤過程的大多數(shù)工況條件下的軟測量模型庫，供實時檢測時選用。6).模型的校正和參數(shù)修正a)模型修正判斷條件以軟測量的計算結(jié)果和實驗室的同時刻(或最相近時刻，一般為lh左右的快灰化驗結(jié)果)釆樣數(shù)據(jù)化驗結(jié)果的絕對值比較，規(guī)定若誤差超過0.5%且連續(xù)超過10次，即表示為現(xiàn)使用軟測量模型不可用，要求進(jìn)行模型替換。b)模型替換釆用新的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，模型訓(xùn)練及測試方法相同，直至新模型誤差滿足要求，用新近訓(xùn)練的模型替代原軟測量模型以滿足測試要求，以上過程一直保持循環(huán)。本發(fā)明的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的煤泥浮選精煤灰份軟測量模型的模型訓(xùn)練流程框圖如圖2所示，具體描述如下(1)初始化(A)。(2)判斷濃度和流量是否在正常工況范圍內(nèi)(B)。如不在，轉(zhuǎn)(M),實施基于噸干煤泥量的加藥前饋控制，穩(wěn)定生產(chǎn)過程。如在正常工況范圍內(nèi)，進(jìn)入軟測量程序。(C)-(D)-(E)-(F)-(G)為軟測量的正常步驟。(3)采集輔助變量數(shù)據(jù)(C)。.(4)數(shù)據(jù)預(yù)處理(D)。(5)根據(jù)人機(jī)界面(J)上傳過來的浮選入料性質(zhì)(H),判斷是否滿足入料條件(W)，如果滿足，從模型庫中選取或匹配合適的軟測量模型(E)。如不滿足條件，轉(zhuǎn)至建立新的軟測量模型步驟(N)-(0)-(P)-(Q)-(R)-(S)-(U)-(Z)。(5)根據(jù)人機(jī)界面U)上傳過來的操作人員輸入的浮選入料性質(zhì)(H),判斷是否滿足入料條件(W)，如果滿足，從模型庫中選取或匹配合適的軟測量模型(E)。如不滿足條件，轉(zhuǎn)至建立新的軟測量模型步驟(N)-(0)-(P)-(Q)-(R)-(S)-(U)-(Z)。通過建立新的軟測量模型步驟不斷補(bǔ)充模型庫，以適應(yīng)各種選煤工況。(6)軟測量模型計算(F)。(7)精煤灰份顯示及存儲(G)。(8)數(shù)據(jù)庫(K)同時接受實驗室釆樣化驗精煤灰份數(shù)據(jù)(I)和釆集的輔助變量數(shù)據(jù)(C),通過人機(jī)界面(J),進(jìn)行同時刻的模型計算灰份與實驗值檢測值的連續(xù)10次精度驗證(L)，如果精度滿足要求，則轉(zhuǎn)至結(jié)東(Z)，如果精度不再滿足要求，則轉(zhuǎn)入模型重新訓(xùn)練階段，直至滿足要求，步驟如(N)-(0)_(P)-(Q)-(R)-(S)-(T)-(Z)所示。(9)調(diào)用數(shù)據(jù)庫的釆集數(shù)據(jù)和同時刻實驗室化驗數(shù)據(jù)(N),組成新的軟測量數(shù)據(jù)對，進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理(0)，軟測量模型訓(xùn)練(P),軟測量模型測試(Q),判斷軟測量模型是否滿足要求(R),如果滿足，替代舊的模型(T)，結(jié)東(Z),如果不滿足精度要求，則返回軟測量模型訓(xùn)練(P),直至滿足精度要求，結(jié)東(Z)。本發(fā)明的優(yōu)點在于，利用浮選過程工業(yè)計算機(jī)系統(tǒng)和常規(guī)檢測儀表及執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供的數(shù)據(jù)，只需要少量樣本，就可以實現(xiàn)浮選精煤灰份的軟測量，解決了浮選精煤灰份實時在線檢測的技術(shù)難題，降低了人工工作量，提高了測試的實時性。與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法比較，提高了泛化能力。另外，由于本發(fā)明釆用浮選精煤軟測量后，可實現(xiàn)浮選過程的反饋控制，從而達(dá)到實現(xiàn)浮選精煤質(zhì)量卡邊、降低浮選藥劑消耗成本、提高浮選精煤回收率的效果。圖1為本發(fā)明浮選精煤灰份測量系統(tǒng)硬件平臺的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、浮選機(jī)；2、礦漿準(zhǔn)備器；3、浮選入料泵；4、浮選藥劑箱；5、流量計；6、濃度計；7、第一計量泵組；8、第二計量泵組；9、電動閥門；10、可編程序控制器PLC;11、工業(yè)控制計算機(jī)。圖l中，實線表示物流(煤漿)，虛線表示信號流。圖2為本發(fā)明基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的煤泥浮選精煤灰份軟測量模型的模型訓(xùn)練流程框圖。具體實施例方式以某礦大型選煤廠浮選過程為例，該選煤廠的-0.5mm煤泥釆用直流浮選進(jìn)行處理，入浮煤泥為該礦3號煤、單煤種入洗，浮選入料灰份為16.3%(做為人機(jī)界面的輸入條件)，浮選精煤灰份要求為10%。浮選加藥過程如圖l所示，浮選入料經(jīng)浮選入料泵3打入礦漿準(zhǔn)備器2中，在礦漿準(zhǔn)備器2中添加上浮選捕收劑和起泡劑后，經(jīng)充分?jǐn)嚢杷腿敫∵x機(jī)l，在浮選機(jī)l的第三槽入口段再添加入浮選藥劑，以盡可能回收精煤。最后浮選精煤經(jīng)刮泡機(jī)構(gòu)刮出后形成精煤產(chǎn)品，尾礦自流并經(jīng)脫水獲得浮選尾煤。其中，礦漿準(zhǔn)備器2的型號為KY3000型，浮選機(jī)1選用XJM-S12型浮選機(jī)，并按照本說明書的要求安裝如下的測量儀表與加藥執(zhí)行機(jī)構(gòu)流量計5，選用電磁流量計，用于測量浮選入料礦漿的流量；濃度計6，選用同位素密度計，用于測量浮選入料礦漿的濃度；計量泵組7和8，選用精密計量泵，作為加藥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的同時精密計量加入到浮選礦漿中的藥劑量；電動閥門9，選用智能電動閩門，作為控制浮選礦漿液位的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的同時給出浮選尾礦閘板所處在的位置。以西門子S7300可編程序控制器實現(xiàn)基于噸干煤泥量的前饋控制，同時釆集上述過程數(shù)據(jù)，在工業(yè)控制機(jī)上以組態(tài)王軟件監(jiān)視人機(jī)界面，釆用VB編制的軟測量軟件通過DDE方式同組態(tài)王和PLC進(jìn)行通訊。該系統(tǒng)的正常工作范圍為入浮濃度范圍60~88g/L;浮選機(jī)處理量(流量)450~600m3/h;起泡劑和捕收劑藥劑比3:7;起泡劑和捕收劑用量范圍1.3~1.8Kg/t干煤泥。按照本說明書要求選擇輔助變量，通過實驗室化驗獲得主導(dǎo)變量數(shù)據(jù)，建立軟測量模型。共收集了80組有效樣本數(shù)據(jù)。將其分成兩組，其中65組作為訓(xùn)練樣本用來建立軟測量模型，另外的15組則作為測試樣本，具體過程如下核函數(shù)采用徑向基函數(shù)，通過調(diào)整正規(guī)化參數(shù)Y和徑向基核函數(shù)寬度a直至得到最優(yōu)模型，獲得的正規(guī)化參數(shù)Y=17.62,核參數(shù)寬度(7=0.041;然后再用測試樣本考察模型輸出值與實際化驗值的絕對值誤差，直至滿足誤差要求，實際運行結(jié)果顯示最大絕對值誤差不超過0.4%,由此可見，經(jīng)采用本發(fā)明的最小二乘支持向量回歸算法進(jìn)行軟測量建模，所建模型的泛化能力強(qiáng)，預(yù)測精度較高,模型輸出值與實際化驗值之間非常接近，能滿足實際工業(yè)應(yīng)用的需要。本實施例的釆樣周期為300秒，每隔300秒運行一次軟測量程序，軟測量結(jié)果和輔助變量的數(shù)據(jù)同時存儲在數(shù)據(jù)庫中，為操作者和司機(jī)提供一個很好的參考與指導(dǎo)作用，同時也為實現(xiàn)浮選優(yōu)化控制創(chuàng)造了有利條件。本發(fā)明即基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的浮選精煤灰份軟測量方法在浮選正常生產(chǎn)過程中，能夠根據(jù)所選輔助變量實時估計出浮選精煤灰份的含量，相對誤差不超過0.4%,是一個低成本，較實用的浮選精煤灰份測試手段。權(quán)利要求1、一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的煤泥浮選精煤灰份軟測量方法，是構(gòu)建一個浮選精煤灰份測量硬件平臺，并創(chuàng)建一個浮選精煤灰份的軟測量方法，通過在線測量儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供的測量參數(shù)和人機(jī)界面輸入的入選原煤性質(zhì)，實時估計出當(dāng)前浮選精煤的灰份含量，其中:基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的煤泥浮選精煤灰份軟測量方法包括以下步驟:1).輔助變量及主導(dǎo)變量的選擇采用浮選入料的濃度、流量、浮選藥劑加藥量和尾礦閘板位置作為輔助變量，浮選精煤灰份為主導(dǎo)變量，輔助變量來自于各個測量儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)序列，浮選精煤灰份由人工采樣和化驗獲得，同時記錄采樣時刻，以和輔助變量時刻相對應(yīng)，構(gòu)建數(shù)據(jù)對；2).軟測量數(shù)據(jù)的預(yù)處理進(jìn)行數(shù)據(jù)樣本的預(yù)處理，即對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；3).建立軟測量模型以前面已經(jīng)預(yù)處理的數(shù)據(jù)作為輸入，以浮選精煤灰分為模型輸出，進(jìn)行基于最小二乘支持向量回歸的浮選精煤灰分的軟測量建模，得到以下非線性函數(shù)關(guān)系:同時保存輔助變量數(shù)據(jù)，用于模型修正使用；2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的煤泥浮選精煤灰份軟測量方法，其特征是該軟測量方法還包括6).模型的校正和參數(shù)修正a)模型修正判斷條件以軟測量的計算結(jié)果和同時刻的采樣數(shù)據(jù)化驗結(jié)果的絕對值比較，規(guī)定若誤差超過O.5%，且連續(xù)超過10次，即表示為現(xiàn)使用軟測量模型不可用，要求進(jìn)行模型替換；b)模型替換采用新的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，訓(xùn)練及測試方法相同，直至新模型誤差滿足要求，用新近訓(xùn)練的模型替代原軟測量模型以滿足測試要求，以上過程一直保持循環(huán)。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的煤泥浮選精煤灰份軟測量方法，其特征是創(chuàng)建浮選精煤灰份軟測量方法的過程如下設(shè)給定樣本數(shù)據(jù)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中x,e^為輸入向量，；;,ei為輸出變量，且少,=/00，,'=1,2，...,附，/(x)為待估計的未知函數(shù)；作非線性映射^^4H，其中^稱為特征映射，^為特征空間，則被估計函數(shù)/Y》有如下形式其中M，為空間i/中的權(quán)向量，6e及為偏置于是LS-SVM法估計非線性函數(shù)為如下特征空間中的最優(yōu)問題<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>=v/-(;c,)+fe+e,其中^ei^為誤差變量其中Y為一實數(shù)常量，為了避免過學(xué)習(xí)，常將Y設(shè)為較小的值；由于w可能為無限維的，因此將這一規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化到其的對偶空間中，定義Lagrange函數(shù)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中a,e及為丄agrawge乘子最優(yōu)解的條件如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>這些條件中除了A=;,之外，與標(biāo)準(zhǔn)的SVM最優(yōu)條件很相似，其中"，=;^使得LS-SVM不再具有SVM所具有的稀疏性，利用上式消去w與e,,得到上述規(guī)劃的解的方程為其中，向量<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>為一矩陣，其定義為Q:(Qy;L^,其中，^=-(x,)、(、)；上式為一線性方程組，通過求上式求得"與々的值，獲得被估計函數(shù)/00的表達(dá)式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中，/:o,力為核函數(shù),其定義為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的煤泥浮選精煤灰份軟測量方法，其特征是所述的硬件平臺包括浮選入料泵、礦漿準(zhǔn)備器、浮選機(jī)、浮選藥劑箱和電動閥門，以及測量儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及用于進(jìn)行軟件計算的計算機(jī)系統(tǒng)；浮選入料泵與礦漿準(zhǔn)備器管道連接，礦漿準(zhǔn)備器通過其底部管道連接浮選機(jī)，浮選藥劑箱通過管道分別通入礦漿準(zhǔn)備器上部和浮選機(jī)第三槽入口端，電動閥門安裝在浮選機(jī)尾部的浮選尾礦閘板上，用于調(diào)整浮選尾礦閘板的高度以控制浮選機(jī)液面高度；其測量儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括流量計安裝在進(jìn)入礦漿準(zhǔn)備器的管道上，用于測量進(jìn)入浮選系統(tǒng)的入料煤漿的流量；濃度計安裝在進(jìn)入礦漿準(zhǔn)備器的管道上；用于測量進(jìn)入浮選系統(tǒng)的入料煤漿的濃度；計量泵組由捕收劑計量泵和起泡劑計量泵組成，分為第一計量泵組和第二計量泵組，分別位于礦漿準(zhǔn)備器上部的連接管道和浮選機(jī)的第三槽入口端管道上，用于計量加入到浮選系統(tǒng)中藥劑的數(shù)量；,電動閥門位于浮選機(jī)尾部的浮選尾礦閘板上，在控制浮選機(jī)液面高度的同時用于測量浮選尾礦閘板的位置；用于進(jìn)行軟件計算的計算機(jī)系統(tǒng)同時配置有可編程序控制器PLC和工業(yè)控制計算機(jī)。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的煤泥浮選精煤灰份軟測量方法，其特征是輸入的入選原煤性質(zhì)包括所屬礦井的煤層號、配比和各配比浮選入料煤灰份值。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的煤泥浮選精煤灰份軟測量方法，其特征是在浮選起車的穩(wěn)定加藥階段實施基于噸千煤泥量的前饋控制。7、根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的煤泥浮選精煤灰份軟測量方法，其特征是所述的模型修正判斷條件是釆用軟測量計算值與實驗值絕對誤差的最大值作為誤差，計算公式為e=max(—J]a,x,)—Z)對軟測量模型的檢驗條件為6<0.5%即認(rèn)為模型可用。全文摘要一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的煤泥浮選精煤灰份軟測量方法，是建立一個硬件平臺和一個浮選精煤灰份的軟測量方法，以浮選入料濃度、流量、浮選藥劑加藥量和尾礦閘板位置作為輔助變量，浮選精煤灰份作為主導(dǎo)變量，以輔助變量作為輸入，浮選精煤灰分為模型輸出進(jìn)行軟測量建模，并對模型進(jìn)行校正和參數(shù)修正，以實時估計出當(dāng)前浮選精煤的灰份含量。本發(fā)明應(yīng)用簡單、成本較低，只需要少量樣本，就可以實現(xiàn)浮選精煤灰份的軟測量，提高了測試的實時性，有助于實現(xiàn)浮選過程的優(yōu)化控制。文檔編號G01N33/22GK101382556SQ200810079520公開日2009年3月11日申請日期2008年9月28日優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日發(fā)明者張文平,李文德,王東飛,王然風(fēng),裴建勛,高雪明申請人:山西潞安礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司;山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司