[发明专利]一种基于粒度计算的冶金企业转炉煤气柜位长期预测方法

权利要求书

1.一种基于粒度计算的冶金企业转炉煤气柜位长期预测方法，其特征在于如下步骤：

(1)从工业现场实时数据库读取转炉煤气系统发生单元、消耗单元、可调节单元以及柜位数据，在建立模型之前对这些数据做基本的除噪和填补处理；

(2)基于粒度思想构建输入/输出样本

①输入/输出确定：模型的输入为用户流量差值与柜位历史信息，输出为当前时刻的柜位值；

②基于粒度思想的样本构建：基于数据粒度思想，构建前一时刻柜位的粒度形式L₀＝{l₀₁,l₀₂,……,l_0N,l_0(N+1)}、当前时刻流量差的粒度形式D＝{d₁,d₂,……,d_N,d_(N+1)}以及当前时刻柜位的粒度形式L＝{l₁,l₂,……,l_N}，其中每一个子元素l_0i、d_i或l_j均为长度为w的数据粒子，N代表粒子个数，后续的聚类计算将对L₀、D和L三组数据分别进行，而由于最终预测时需要输入，因此L₀和D分别比L多出一个粒子l_0(N+1)和d_(N+1)；

(3)基于数据粒度的模糊建模

模糊建模过程即对构建样本中的三个数据粒度集L₀、D和L分别进行聚类，以当前时刻柜位数据集L＝{l₁,l₂,……,l_N}为例进行说明，其中l_i＝{l_i1,l_i2,……,l_iw}为一个w长的粒，具体聚类步骤为：

①给定数据集，确定分类数c，1＜c≤N，模糊系数m＞1）以及误差限ε＞0；

②随机给定初始模糊划分矩阵其中u_ij表示数据集的第j个粒子对i个类的隶属度值，为区间[0,1]上的模糊数；

③取计数变量z=0；

④借助利用式(1)计算聚类中心

vij=Σk=1NuikmlkjΣk=1Nuikmi=1,2,······,cj=1,2,······,w---(1)]]>

⑤按式(2)(3)更新隶属度矩阵U^(z)为U^(z+1)，若则令

dij=||lj-vi||,i=1,2,······,c·j=1,2,······,N·---(2)]]>

uij=1Σt=2c(dijdij)2m-1---(3)]]>

⑥利用式(4)计算Q(U^(z),V^(z))和Q(U^(z+1),V^(z+1))，其中V^(z)是由聚类中心组成的矩阵，若Q(U^(z),V^(z))-Q(U^(z+1),V^(z+1))＜ε，则终止算法，此时的U^(z+1)和V^(z+1)即为最优的划分矩阵和聚类中心矩阵；否则，令z=z+1，返回第4步循环计算；

Q=Σi=1cΣj=1Nuijmdij2---(4)]]>

(4)模糊推理

第(3)步建模过程中的聚类给出粒子对应每一类的隶属度和聚类中心矩阵，模糊推理以每个粒子最大隶属度对应类别来建立模糊规则，如下式所示：

R:IfL0(t-1)iscL0r,D(t)iscDs,thenL(t)iscLq---(5)]]>

其中和均为输入因素或输出柜位的数据粒子所属类别的标识，对样本集每一条样本建立如此规则，获得由N条规则形成的模糊规则库；

(5)转炉煤气柜位长期预测

规则库建立好后，信息已完备，对分析对象进行预测，规则库中所记录有流量差及柜位历史运行特征，分别提取L₀和D中的l_0(N+1)和d_(N+1)最大隶属度对应类别作为预测输入，然后在模糊规则库中寻找标识一致的规则，记录这些规则对应输出L的隶属度最大位置，记做列向量h_j，以及相应隶属度进而计算如下变量：

p=Σj=1NhjuijLi=1,2,······,c---(6)]]>

再采用中心解模糊化方法，即：

p^=pTVL---(7)]]>

其中V_L为数据变量L经聚类计算而得的聚类中心矩阵，即为最终预测值。