[发明专利]一种多目标优化的炼焦煤料的制备过程的优化调度方法

说明书

本发明涉及一种多目标优化的炼焦煤料的制备过程的优化调度方法，属于生产车间智能优化调度技术领域。本发明通过确定多目标优化的炼焦煤料的制备过程的调度模型和优化目标，并使用基于改进的“教”与“学”的优化算法的优化调度方法对优化目标进行优化。本发明通过在算法的教师阶段，对成绩最好的几个学员或问题解进行Insert操作来提高教学水平从而提高种群整体质量；同时，改进教学因子，提出一种自适应的教学因子，在搜索过程中对学员的能力进行自适应的调整，使其能够动态自适应的调整改进的“教”与“学”的优化算法的全局搜索性能；本发明所提出的基于改进的“教”与“学”的优化调度方法可以有效解决炼焦煤料中制备过程调度问题。

技术领域

本发明涉及一种多目标优化的炼焦煤料的制备过程的优化调度方法，属于生产车间智能优化调度技术领域。

背景技术

随着国内外经济的快速发展，企业对钢铁的需求量日益增大，钢铁行业逐渐成为我国支柱型产业，从而带动了煤炭行业的快速发展。我国正向着炼焦强国转型，但是，煤炭产业是能源密集型产业，因此，如何提高能源利用率，减少能源浪费是产业一个亟待解决的问题。在炼焦工艺中，主要包括备煤、炼焦、煤气净化及其公辅设施等基本操作，其中备煤操作是炼制优质焦炭的关键，所以，必须对备煤操作给予足够的重视。

备煤也叫炼焦煤料的制备，是将煤矿运来的各种精煤(或低灰分原煤)制备成符合炼焦要求的煤料。一般包括：卸煤、贮存和混匀、配合、粉碎和混合，并将制备好的煤料送到焦炉贮煤塔。为了完成以上工艺任务，车间内的装备有卸车设备、贮煤场倒运设备、配煤设备和粉碎设备等。在我国某些严寒地区为了便于卸煤设有解冻库，某些多雨地区为了防止煤料过湿还设有煤的干燥设备。所以，本发明考虑严寒或多雨因素，有五个工艺阶段，需要在5台不同机器上完成。在整个炼焦过程中，煤料的制备工艺过程是炼焦的关键，同时也占据主要时间。因此，对多目标的炼焦煤料的制备过程进行合理的调度，是缩短生产周期，提高炼焦系统产能的关键。在炼焦煤料的制备过程中，不同煤料在不同设备无等待连续不断加工，同时，每台备煤设备在加工完一种煤料后，为了防止各种煤之间的交叉污染，需要一定的设置时间进行清洁和调整，才能继续加工另外一种煤料，同时设置时间取决于煤料之间的加工顺序；此外，如果一台设备准备加工一种煤料而这种煤料还没有释放，那么这台设备就要等到这种煤料到达释放时间才可以工作。该过程属于多目标带序相关设置时间和释放时间的零等待流水车间绿色调度问题。业已证明该问题是NP(Non-Polynomial)完全问题，无法在多项式时间内求得精确解，其解空间随着问题规模的增大呈指数增长，所以具有较高的理论和学术价值。

由于炼焦煤料的制备过程调度问题属于NP完全范畴，传统的数学规划方法和启发式构造方法无法保证解的优化质量。

发明内容

本发明提供了一种多目标优化的炼焦煤料的制备过程的优化调度方法，以用于解决在较短时间内获得多目标优化的炼焦煤料的制备过程优化调度问题的近似最优解的问题。

本发明的技术方案是：一种多目标优化的炼焦煤料的制备过程的优化调度方法，通过确定多目标优化的炼焦煤料的制备过程的调度模型和优化目标，并使用基于改进的“教”与“学”的优化算法的优化调度方法对优化目标进行优化；其中调度模型根据每台设备所加工煤料的最大完工时间及能量损耗约束而建立，同时第一优化目标为最小化最大完工时间f₁＝Cmax(π)，第二个优化目标为最小化总能量损耗f₂＝TEC：

min{f1,f2}＝min{C_max(π),TEC}

TEC＝Eb+E_u

C_jⁱ_,m＝PST_jⁱ+TP_jⁱ,i＝1,...,n