一種鋁電解槽單個陽極數學模型的確定方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及侶電解陽極建模技術領域，特別是指一種侶電解槽單個陽極數學模型 的確定方法。
【背景技術】
[0002] 侶生產最主要的階段是在侶電解槽中完成的，因此對侶電解槽的生產管理和生產 操作就成為重要的工作之一。侶電解槽是一個多變量禪合、時變和大滯后的工業過程對象， 其自身內部復雜的物理化學過程和各種外界條件和作業的干擾，形成了復雜多變的槽況特 征，運給生產操作帶來了很多難題。因此對于侶電解槽的控制就顯得尤為重要。
[0003] 侶電解槽運行的完善控制意味著極距、電解質溫度和電解質的組成有恒定不變的 最佳值，侶電解槽運行過程中眾多的系數和變量的不確定性和不可連續的測定性，造成了 生產過程的難W控制。因此，研究建立侶電解槽陽極的數學模型就顯得尤為重要。但是，現 有技術中，國內外對侶電解槽陽極數學模型的研究極少。

【發明內容】

[0004] 本發明要解決的技術問題是提供一種侶電解槽單個陽極數學模型的確定方法，能 夠彌補國內外對侶電解槽陽極數學模型研究的空白，且能夠提高侶電解生產的動化控制水 平。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種侶電解槽單個陽極數學模型的確定 方法，包括：
[0006] 采集侶電解槽單個陽極導桿的頻率特性數據；
[0007] 對采集的所述侶電解槽單個陽極導桿的頻率特性數據進行預處理；
[000引依據預處理后的所述侶電解槽單個陽極導桿的頻率特性數據，辨識侶電解槽單個 陽極數學模型的系數，其中，所述數學模型為傳遞函數。
[0009] 進一步地，所述采集侶電解槽單個陽極導桿的頻率特性數據包括：
[0010] 利用頻率特性數據采集系統采集侶電解槽單個陽極導桿的頻率特性數據；
[0011] 其中，所述頻率特性數據采集系統包括:信號發生器、示波器、工控機、侶電解槽、 位于電路板上的可調電阻及隔直電容；
[0012] 所述信號發生器依次與所述可調電阻、侶電解槽及隔直電容連接形成第一串聯電 路;所述信號發生器依次與所述工控機、示波器、可調電阻連接形成第二串聯電路。
[0013] 進一步地，所述侶電解槽包括:侶電解槽本體、與所述侶電解槽本體相連的預定根 數的陽極導桿，及與所述侶電解槽本體相連且與所述陽極導桿一一對應的陰極鋼棒；
[0014] 其中，所述可調電阻與所述侶電解槽的一陽極導桿相連；
[0015] 所述隔直電容與所述一陽極導桿所對應的陰極鋼棒相連。
[0016] 進一步地，所述利用頻率特性數據采集系統采集侶電解槽單個陽極導桿的頻率特 性數據包括：
[0017] 通過所述工控機控制所述信號發生器依次產生不同頻率的正弦信號作為所述頻 率特性數據采集系統的輸入信號；
[0018] 通過所述工控機控制所述示波器測量所述可調電阻兩端的正弦信號，并將測量的 所述可調電阻兩端的正弦信號傳回所述工控機；
[0019] 根據傳回所述工控機的所述可調電阻兩端的正弦信號，得到侶電解槽單個陽極導 桿的頻率特性數據。
[0020] 進一步地，所述對采集的所述侶電解槽單個陽極導桿的頻率特性數據進行預處 理，包括：
[0021] 對每一個頻率下采集的傳回所述工控機的所述可調電阻兩端的正弦信號進行小 波闊值去噪處理；
[0022] 對去噪處理后輸出的每一個頻率下的所述可調電阻兩端的正弦信號進行擬合，得 到擬合后的所述可調電阻兩端的正弦信號的幅值及相位信息。
[0023] 進一步地，所述對每一個頻率下采集的傳回所述工控機的所述可調電阻兩端的正 弦信號進行小波闊值去噪處理包括：
[0024] 讀取每一個頻率下采集的傳回所述工控機的所述可調電阻兩端的正弦信號進行 平滑處理；
[0025] 利用小波基對平滑處理后的輸出信號進行Ξ層分解，并對每層的細節系數進行闊 值去噪與重構。
[0026] 進一步地，所述依據預處理后的所述侶電解槽單個陽極導桿的頻率特性數據，辨 識侶電解槽單個陽極數學模型的系數包括：
[0027] 依據預處理后的所述侶電解槽單個陽極導桿的頻率特性數據，利用列維法根據修 正的誤差準則，采用求極值的方法得到侶電解槽單個陽極傳遞函數的系數。
[0028] 進一步地，所述利用列維法根據修正的誤差準則，采用求極值的方法得到侶電解 槽單個陽極傳遞函數的系數之后，包括：
[0029] 利用粒子群優化算法對所述傳遞函數的系數進行優化；
[0030] 所述利用粒子群優化算法對所述傳遞函數的系數進行優化包括：
[0031] 根據列維法得到的所述傳遞函數的系數對粒子的位置和速度信息進行初始化，并 依據預定的尋優公式迭代更新每個粒子的位置、速度信息，同時根據預定的粒子適應度函 數獲取每個粒子的適應度值，根據每個粒子的適應度值記錄每個粒子的在迭代過程中的最 優位置，W及在當前次迭代中全體粒子的最優位置;其中，所述尋優公式表示為：
[0032] ω vi*+ciri(Pbesti*-Xi*)+C2r2(Gbest*-Xi^)
[003；3] xi"i = xit+vit
[0034] 式中，i為粒子的編號；Vi表示i粒子的速度;xi表示i粒子的位置;ci、C2為加速因 子，一般設置C1 = C2 = 2;ri、Γ2為[0，U內隨機分布的數;t為迭代次數;Pbest康示i粒子在迭 代過程中的最優位置;Gbest表示當前次迭代全體粒子的最優位置；ω為慣性權重，其中，ω 表示為：
[0035]
[0036] 式中，Wmax，Wmin分別為慣性權重的最大值與最小值;tmax表示總的迭代次數；
[0037] 判斷當前次迭代是否滿足預設的精度條件，若是，獲取粒子適應度值最高的粒子 所對應位置信息作為所述傳遞函數系數的最優解。
[0038] 進一步地，所述粒子適應度函數為侶電解槽單個陽極傳遞函數增益的預測值與測 量值的絕對誤差和的倒數。
[0039] 進一步地，所述對采集的所述侶電解槽單個陽極導桿的頻率特性數據進行預處理 之前，還包括：
[0040] 依據采集的侶電解槽單個陽極導桿的所述頻率特性數據，繪制所述頻率特性數據 對應的幅頻特性曲線；
[0041] 依據繪制的所述幅頻特性曲線，獲取侶電解槽單個陽極傳遞函數的分子和分母各 自對應的階數。
[0042] 本發明的上述技術方案的有益效果如下：
[0043] 上述方案中，通過對采集的所述侶電解槽單個陽極導桿的頻率特性數據進行預處 理;并依據預處理后的所述侶電解槽單個陽極導桿的頻率特性數據，辨識侶電解槽單個陽 極數學模型的系數，其中，所述數學模型為傳遞函數。運樣，通過辨識得到的侶電解槽單個 陽極數學模型能夠彌補國內外對侶電解槽陽極數學模型研究的空白，且能夠提高侶電解生 產的動化控制水平。
【附圖說明】
[0044] 圖1為本發明實施例提供的侶電解槽單個陽極數學模型的確定方法的流程示意 圖；
[0045] 圖2為本發明實施例提供的頻率特性數據采集系統的結構示意圖；
[0046] 圖3為本發明實施例提供的