[发明专利]铝电解生产工艺参数设定方法

权利要求书

1.一种铝电解生产工艺参数设定方法，其特征在于，包括：

步骤S1，采集电解质数据；以及

步骤S2，根据电解质数据求解铝电解生产工艺参数；

所述步骤S1中的电解质数据包括：电解质温度数据和铝水平数据；

所述步骤S2中的根据电解质数据求解铝电解生产工艺参数的方法包括：

使用线性回归正规方程求解铝电解生产工艺参数，即

θ＝(X^TX)^-1X^Ty；

其中：矩阵X＝(X⁽¹⁾，X⁽²⁾，X⁽³⁾，X⁽⁴⁾)；X⁽¹⁾为电解质温度；X⁽²⁾为铝水平；X⁽³⁾为电解质中过剩的AlF3量；X⁽⁴⁾为槽龄；y为电流效率目标向量；θ为线性回归系数向量，且θ＝(θ⁽¹⁾，θ⁽²⁾，θ⁽³⁾，θ⁽⁴⁾)；

所述步骤S2中的根据电解质数据求解铝电解生产工艺参数的方法还包括：求解经验公式与线性回归参数的最佳组合比例系数，即目标函数L为：

其中：C₁为线性回归组合比例系数；C₂为伯奇—格洛泰姆方程组合比例系数；C₃为实际经验公式组合比例系数；i表示第i个样本；N为总样本数；

再使用梯度下降法求解C(C₁，C₂，C₃)，即

其中：α为步长；

当L(C)最小，即趋近0时，迭代所得的C^*(C₁^*，C₂^*，C₃^*)为最优解；

根据迭代所得的C^*得到线性回归组合比例归一化系数a₁、伯奇—格洛泰姆方程组合比例归一化系数a₂和实际经验公式组合比例归一化系数a₃，即

根据a₁、a₂和a₃得到当前电流效率y_s与当前相关工艺参数的关系为：

y_s＝a₁X_sθ+a₂(-0.1388X_s⁽¹⁾+0.59X_s⁽³⁾+58.9sin(3X_s⁽²⁾)-0.032X_s⁽⁴⁾+163.7)+a₃(-0.051X_s⁽⁴⁾+90.8)---公式(1)；

其中：X_s为当前工艺参数向量，X_s⁽¹⁾为当前电解质温度；X_s⁽²⁾为当前铝水平；X_s⁽³⁾为当前电解质中过剩的AlF3量；X_s⁽⁴⁾为槽龄；

所述步骤S2中的根据电解质数据求解铝电解生产工艺参数的方法还包括：

遍历电解质温度t和铝水平h的可能取值，得到电流效率y为极大值的M组值及相应的电解质温度t和铝水平h，即

将电解质温度从t1增加到t2，每次增加Δt，且当电解质温度每到一个新的值后，保持电解质温度不变；

然后将铝水平从h1增加到h2，每次增加Δh；

将每次增加后的电解质温度与铝水平代入公式(1)中，得到多个电流效率值，从而得到电流效率为极大值的M组值及相应的电解质温度t和铝水平h；以及

从M组值中选取最适合的生产工艺参数；

其中：M为大于1的整数。

2.根据权利要求1所述的铝电解生产工艺参数设定方法，其特征在于，

所述步骤S2中的根据电解质数据求解铝电解生产工艺参数的方法还包括：从M组值中选取对应生产工艺参数比较容易控制的电流效率极大值，即

将当前电流效率y_s的计算公式改写为以t，h为函数自变量，则

y_s＝f(t，h)＝a₁(θ⁽¹⁾t+θ⁽²⁾h+θ⁽³⁾X_s⁽³⁾+θ⁽⁴⁾X_s⁽⁴⁾+a₂(-0.1388t+58.9sin(3h)-0.59X_s⁽³⁾-0.032X_s⁽⁴⁾+163.7)+a₃(-0.051X_s⁽⁴⁾+90.8) ---公式(2)；

根据公式(2)，以及采用有限差分法计算距各个极大值点(Δt，Δh)的四个点的梯度分别为：

则令第M组极值点周边的梯度模均值D_M为：

则

其中：y_sM为第M组电流效率；

根据P_M的值设定最适合的生产工艺参数，即

P_M越大，表明电流效率极大时，其变化也相对较平缓，则M组值中对应P_M最大的值为最适合的生产工艺参数。