PDF《高炉铁水含硅量序列的动力学结构分析 ！》

高炉铁水含硅量序列的动力学结构分析! 赵敏刘祥官 郜传厚! (浙江大学数学系, 系统优化技术研究所, 杭州 #$$%&

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日收到修改稿) 以邯郸钢铁公司 &

号高炉在线采集的 %$$$ 炉铁水含硅量 [*+] 数据为样本, 对[*+] 时间序列作了基于逆序数的 平稳性检验,然后, 在关联积分的基础上, 定义了衡量不同时间序列间动力学相似性的 距离 , 通过等分采集得到 的[*+] 序列, 计算子序列间的 距离 , 发现了高炉冶炼过程中存在显著的动力学结构突变性, 最后应用 -.

. 算法分 析动力学性质变动下, 高炉铁水含硅量 [*+] 的可预测性, 关键词:高炉冶炼,平稳性,动力学相似性,可预测性 !国家科技成果重点推广项目(批准号: %$$/01$$$#'

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) 和浙江省自然科学基金 (批准号: 2#$&

##$) 资助的课题 , ! 通讯联系人, 0345+6: 7589:8;

9A #B 引言高炉冶炼系统的建模和控制是当前冶金科技发 展的前沿课题, 其中高炉炉温的预测和控制是难点 所在 [#] ,在高炉炼铁工艺中, 通常以铁水硅含量 [*+] 反映高炉炉内的热状况 (炉温) , [*+] 的控制与高炉 冶炼过程的稳定性、 生产效率 (利用系数) 、 能耗和铁 水质量之间有密切关系, 对[*+] 的预报和控制往往 是衡量高炉工长操作水平的重要依据 [%] , 因而本文 选取了 [*+] 序列作为分析的对象, 对时间序列进行分析时, 大多数的研究都是建 立在时间序列是平稳的这一条件成立基础上的;

因 此对实际工业系统观测到的时间序列 (例如 [*+] 序列) 做平稳性检验显得十分必要,当序列不满足平稳 性时, 数学上至关重要的遍历性定理不复成立 [ ] , 影 响系统的某些参数或条件随时间发生的调整造成了 整个系统内在演化方程 (动力学结构) 的显著改变, 从而在观测序列中体现了出来 [(] , 目前关于时间序列动力学结构突变性研究的理 论和方法还比较少, 并没有一套使人们普遍接受的 方法认定多长的, 哪些空间点属于相近的动力系统, 本文以邯郸钢铁公司 &

号高炉在线采集的 %$$$ 炉 铁水含硅量 [*+] 数据为样本 (如图 #) , 首先利用基于 逆序数的检验方法对 [*+] 序列做平稳性分析, 然后 基于关联积分的概念, 定义了衡量不同时间序列间 动力学相似性的 距离 ;

将其应用于人工构造的含 噪声的分段时间序列, 验证了该 距离 辨识动力学 突变的有效性;

通过计算 [*+] 数据等分子序列间的 距离 , 给出了高炉动力学演变的分析结果,分析结 果表明高炉冶炼过程中, 其冶炼规律在某些时间段 存在突变性,那么在这种动力学突变性的影响下, 高 炉铁水含硅量 [*+] 是可以预测的吗?为此, 本文应 用基于相空间重构的 -.. 算法, 通过分析 [*+] 序列, 并与理想的自回归白噪声序列, 确定性序列, 混 沌序列相比较, 进一步检验高炉冶炼动力学演变的 确定性, 图#邯钢 &

号高炉 [*+] 原始时间序列 %, [*+] 时间序列的平稳性非参数检验 时间序列分析的基本用途是根据过去预报未 来, 因此, 通常要求平稳性假定, 称一个随机过程 第/&

卷第/期%$$C 年/月#$$$3 %)$D%$$CD/&

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物理学报E1FE GH2*I1E *IJI1E .86,/&

, J8,/, K5L, %$$C ! %$$C 1:+A,G:LM, *89, ! ( ) 为平稳过程 (严格地说是弱平稳过程) , 若对所 有的 , #, $ 有% ;