一種水力旋流器溢流粒度的軟測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于粒度測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及一種水力旋流器溢流粒度的軟測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 磨礦是選礦過(guò)程中的一道重要的工藝，水力旋流器是磨礦工序中的一種重要的設(shè) 備。水力旋流器的工作原理如圖1所示，當(dāng)?shù)V漿以一定的壓力和流量沿進(jìn)料口進(jìn)入圓筒，礦 漿在圓筒內(nèi)便以很大的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。礦漿在水力旋流器中分成兩種，一種是流式靠近錐 體筒壁向下旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的外層流，另一種是錐體中心旋轉(zhuǎn)上升的內(nèi)流。礦漿中粗粒度的顆粒 受到較大的離心力而被甩到外層流中，沿水力旋流器壁下沉，由底流口排出；礦漿中較細(xì)的 顆粒和大部分水以?xún)?nèi)流形式上升，經(jīng)過(guò)溢流口排出，完成分級(jí)作業(yè)。
[0003] 水力旋流器的溢流粒度是指溢流口排出的礦漿中低于某一粒度（該粒度值根據(jù) 礦石種類(lèi)等實(shí)際情況選定）的固體顆粒的質(zhì)量百分含量，溢流粒度與給礦濃度、給礦流量、 進(jìn)料口工作壓力、溢流濃度等變量有關(guān)系。
[0004] 對(duì)于特定礦石，存在相應(yīng)的最佳溢流粒度。溢流粒度過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致礦石的品味降 低，需要重新返回磨機(jī)進(jìn)行研磨；溢流粒度過(guò)小，則會(huì)造成礦物的損失和能量的浪費(fèi)。因此， 溢流粒度的測(cè)量在磨礦過(guò)程中具有重要的意義。需要測(cè)量水力旋流器的溢流粒度值，判斷 溢流粒度是否偏大或偏小，從而根據(jù)測(cè)得的溢流粒度值相應(yīng)地調(diào)整磨機(jī)及水力旋流器的各 項(xiàng)輸入?yún)?shù)的大小，以使溢流粒度值朝有利的方向變化。
[0005] 目前水力旋流器的溢流粒度的測(cè)量主要有三種方法：一種是人工離線(xiàn)化驗(yàn)；第二 種是通過(guò)粒度分析儀進(jìn)行測(cè)量；第三種方法是通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立溢流粒度的測(cè)量模型。
[0006] 第一種方法的缺點(diǎn)是化驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，最終的檢測(cè)值不能滿(mǎn)足自動(dòng)控制實(shí)時(shí)性的要 求，對(duì)生產(chǎn)的指導(dǎo)性不足；第二種方法是利用不同的顆粒在激光或超聲波中散射的光強(qiáng)的 變化來(lái)反演出顆粒群的粒度大小，其缺點(diǎn)是粒度分析儀造價(jià)昂貴，容易發(fā)生堵塞且維護(hù)比 較麻煩；對(duì)于第三種方法，由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法是基于經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)最小化原則，存在過(guò)學(xué)習(xí)的問(wèn) 題，容易陷入局部極小，預(yù)測(cè)精度低。
[0007] 最小二乘支持向量機(jī)算法是基于結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化的建模方法，與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法相 比，它的模型結(jié)構(gòu)和隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)目無(wú)須人工選擇，都可以通過(guò)訓(xùn)練確定，對(duì)樣本的要求 低，只需要少量的樣本數(shù)據(jù)，它的泛化能力強(qiáng)，預(yù)測(cè)精度高。
[0008] 最小二乘支持向量機(jī)的主要思想和基本算法如下：
[0009] 若訓(xùn)練樣本集為（X1J1), i = 1，2, "·，η，其中η為訓(xùn)練樣本總數(shù)，X1為訓(xùn)練樣本輸 入，Y1為訓(xùn)練樣本輸出，X i e Rd，Y1 e R。
[0010] 首先，用一非線(xiàn)性映射0·)將樣本的輸入空間#映射到特征空間
然后，在這個(gè)特征空間中構(gòu)造最優(yōu)決策函數(shù)
其中ω是權(quán)向量，b是偏相；最后，以結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化為原則確定模 型參數(shù)ω和b。 CN 105117553 A 說(shuō)明書(shū) 2/7 頁(yè)
[0011] 基于結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化原則確定決策函數(shù)參數(shù)ω和b，可以等效為求解優(yōu)化問(wèn)題
其中γ是正 則化參數(shù)，ξ i是松弛變量。
[0013] 用拉格朗日方法求解這個(gè)優(yōu)化問(wèn)題，定義拉格朗日函數(shù)為
[0015] 式中Q1為拉格朗日算子。
[0016] 根據(jù)優(yōu)化條件
可得
[0018] 若定義核函數(shù)K(Ay, ) =爐》(X,.)，即，K(Xl, Xj)是滿(mǎn)足Mercer條件的對(duì)稱(chēng)函數(shù) (常見(jiàn)的核函數(shù)有d階多項(xiàng)式核函數(shù)、徑向基核函數(shù)、Sigmoid核函數(shù)），則上述優(yōu)化問(wèn)題可 以轉(zhuǎn)化為求解線(xiàn)性方程
[0020] 求解線(xiàn)性方程得到a JP b，最終得到最小二乘支持向量機(jī)的模型預(yù)測(cè)輸出為


【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 使用現(xiàn)有方法測(cè)量水力旋流器的溢流粒度時(shí)，化驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，最終的檢測(cè)值不能滿(mǎn) 足自動(dòng)控制實(shí)時(shí)性的要求，對(duì)生產(chǎn)的指導(dǎo)性不足；粒度分析儀造價(jià)昂貴，容易發(fā)生堵塞且維 護(hù)比較麻煩；存在過(guò)學(xué)習(xí)的問(wèn)題，容易陷入局部極小，預(yù)測(cè)精度低。
[0022] 本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水力旋流器溢流粒度的 軟測(cè)量方法。
[0023] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0024] 一種水力旋流器溢流粒度的軟測(cè)量方法，包括以下步驟：
[0025] A.分別采集給礦濃度歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)X11、給礦流量歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)X12、進(jìn)料口工作 壓力歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)X13、溢流濃度歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)X14、溢流粒度歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)Y1，其中i = 1，2,…，η，η為用以訓(xùn)練模型的樣本的數(shù)目；
[0026] Β.分別對(duì)xlk(k = 1，2, 3, 4)和71進(jìn)行歸一化處理，處理后的值分別為無(wú)&和^， 得到樣本集為，y;.}『=1，其中$ =寫(xiě)2巧3 X4 / ;
[0027] C.設(shè)定正則化參數(shù)γ和核函數(shù)尺，其中JT=IX 4 ?丨為待采集 的當(dāng)前輸入?yún)?shù)集，i為給礦濃度X i歸一化處理后的值，2為給礦流量X 2歸一化處 理后的值，3為進(jìn)料口工作壓力X 3歸一化處理后的值，4為溢流濃度X 4歸一化處理 后的值；
[0028] D.求得水力旋流器溢流粒度歸一化后的最小二乘支持向量機(jī)模型
，其中α種b由方程
[0030] E.對(duì)少(〒)進(jìn)行反歸一化還原，得到最小二乘支持向量機(jī)模型輸出ypi;
[0031] F.分別采集Xn x2、x3、X4，得到4 4 iCf :;將.F代入ypi，求得當(dāng)前的溢 流粒度值。
[0032] 作為一種優(yōu)選方式，步驟B中對(duì)xlk(k = 1，2,3,4)的歸一化處理方法為：
對(duì)Y1的歸一化處理方法為： CN 105117553 A 說(shuō)明書(shū) 4/7 頁(yè)
[0034] 其中·γ*，〇 k(k = 1，2, 3, 4)分別為給礦濃度歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)Xil、給礦流量歷史運(yùn)行 數(shù)據(jù)X12、進(jìn)料口工作壓力歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)X13、溢流濃度歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)X14對(duì)應(yīng)的平均值和標(biāo) 準(zhǔn)差；.Sj，σ y分別為溢流粒度歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)y i的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。
[0035] 作為一種優(yōu)選方式，步驟E中對(duì)V(7):進(jìn)行反歸一化還原的方法為
[0036] 作為一種優(yōu)選方式，步驟C中的核函數(shù)：，其中〇為核函 數(shù)寬度。
[0037] 作為一種優(yōu)選方式，〇為核函數(shù)寬度集S。= {5, 1，0· 75, 0· 5, 0· 25, 0· 1，0· 075, 0 .05, 0. 025, 0. 01，0. 001}中的任意一個(gè)數(shù)。
[0038] 作為一種優(yōu)選方式，步驟C中的正則化參數(shù)γ為正則化參數(shù)集Sy = {100, 50, 25 ，10, 5, 1，0· 75, 0· 25, 0· 1，0· 05, 0· 01，0· 001，0· 0001}中的任意一個(gè)數(shù)。
[0039] 進(jìn)一步地，在步驟C中設(shè)定143組不同的正則化參數(shù)γ和核函數(shù)，所述 核函數(shù)1(??)中的核函數(shù)寬度σ為核函數(shù)寬度集S。= {5, 1，0· 75, 0· 5, 0· 25, 0· 1，0· 07 5,0. 05,0. 025,0. 01,0. 001}中的任意一個(gè)數(shù)，所述正則化參數(shù)γ為正則化參數(shù)集3,= {1 00, 50, 25, 10, 5, 1，0· 75, 0· 25, 0· 1，0· 05, 0· 01，0· 001，0· 0001}中的任意一個(gè)數(shù)，根據(jù)步驟 D和E分別求出143組不同的正則化參數(shù)γ和核函數(shù) 對(duì)應(yīng)的143個(gè)不同的ypi;
[0040] 在步驟E和步驟F之間還包括步驟
[0041] E1.采集溢流粒度的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)y;，其中i = n+1, n+2,…，n+m，m為用以檢驗(yàn)?zāi)?型的樣本的數(shù)目；
[0042] 比較所述143個(gè)不同的yp^ y ; (i = n+1, n+2,…，n+m)的均方根誤差
,取最小的eRMSEm對(duì)應(yīng)的最小二乘支持向量機(jī)模型為最佳的 溢流粒度最小二乘支持向量機(jī)模型，對(duì)應(yīng)的正則化參數(shù)γ和核函數(shù)寬度σ分別為最小二 乘支持向量機(jī)模型的最佳正則化參數(shù)和最佳核函數(shù)寬度。
[0043] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明化驗(yàn)時(shí)間短，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制，成本較低，對(duì)樣本 的要求低，預(yù)測(cè)精度高。
【附圖說(shuō)明】
[0044] 圖1為水力旋流器的工作原理圖。
[0045] 圖2是驗(yàn)證數(shù)據(jù)的實(shí)際值與預(yù)測(cè)值對(duì)照?qǐng)D。
[0046] 圖3是驗(yàn)證數(shù)據(jù)的實(shí)際值與預(yù)測(cè)值的偏差值直方圖。
[0047] 圖2中，實(shí)線(xiàn)為實(shí)際值，虛線(xiàn)為預(yù)測(cè)值。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 如圖1所示，本發(fā)明的一實(shí)施例包括以下步驟：
[0049] A.分別采集給礦濃度歷史運(yùn)行數(shù)