發(fā)布時間：2020-10-25 21:13

　　 露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)是一個多因素、多層次、動態(tài)變化的復(fù)雜非線性系統(tǒng),具有遞階結(jié)構(gòu)、不確定性、多目標(biāo)、多約束、多資源相互協(xié)調(diào)等特點(diǎn)。調(diào)度的任務(wù)是根據(jù)產(chǎn)量、質(zhì)量目標(biāo)和資源約束,確定具體的開采方案、生產(chǎn)工藝、運(yùn)輸路徑、運(yùn)行時間、設(shè)備操作與管理控制等。因此,優(yōu)化露天生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)對于提高露天礦山的經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。 本文引入現(xiàn)代扁平化管理理念,構(gòu)建露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)作模式,應(yīng)用自適應(yīng)模糊推理系統(tǒng)(ANFIS)、模糊規(guī)劃與群集擬生態(tài)進(jìn)化算法的融合技術(shù)解決不確定環(huán)境下露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的建模與優(yōu)化問題。主要研究內(nèi)容如下: 1)露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模與優(yōu)化理論研究 ①露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模研究。露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)涉及的參數(shù)多(如生產(chǎn)計劃系統(tǒng)、穿孔爆破系統(tǒng)),其系統(tǒng)模型難以用現(xiàn)成的函數(shù)關(guān)系式表達(dá),采用經(jīng)典的建模方法難以建立符合實(shí)際的系統(tǒng)模型。本文應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)模糊推理系統(tǒng)(ANFIS)對復(fù)雜非線性系統(tǒng)建模進(jìn)行了比較研究,研究結(jié)果表明ANFIS具有更好的擬合能力,尤其是基于模糊減法聚類的ANFIS能更好地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜非線性系統(tǒng)的建模。 ②露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的模糊建模研究。露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)模型存在著廣泛的模糊性(如卡車運(yùn)輸系統(tǒng)中的運(yùn)輸距離、單位運(yùn)輸費(fèi)用等),涉及到多模糊目標(biāo)及多模糊約束的全模糊規(guī)劃問題(TFP)的建模求解,需進(jìn)行系統(tǒng)集成與算法改進(jìn)。本文結(jié)合隸屬度函數(shù)法及模糊決策準(zhǔn)則,有效地實(shí)現(xiàn)了模糊系數(shù)的全模糊規(guī)劃問題的轉(zhuǎn)化。 ③露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的群集擬生態(tài)全局優(yōu)化研究。露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的優(yōu)化是一全局最優(yōu)化問題。本文融合遺傳算法(GA)、免疫算法(IA)、粒子群優(yōu)化算法(PSO)等擬生態(tài)進(jìn)化算法的優(yōu)點(diǎn),構(gòu)造了群集擬生態(tài)進(jìn)化算法(SSBEA),強(qiáng)化了全局優(yōu)化算法性能,并以特殊多波峰檢測函數(shù)為例,驗(yàn)證了該算法的優(yōu)越性。然后,應(yīng)用群集擬生態(tài)優(yōu)化算法解決了ANFIS的優(yōu)化求解問題,并以特殊多波峰檢測函數(shù)及露天礦山生產(chǎn)能力ANFIS模型的優(yōu)化求解為例,驗(yàn)證了ANFIS-SSBEA解決復(fù)雜系統(tǒng)的建模與優(yōu)化問題的有效性。同時,應(yīng)用群集擬生態(tài)進(jìn)化算法解決了帶模糊系數(shù)的多模糊目標(biāo)及多模糊約束的全模糊規(guī)劃問題(TFP)的集成模型的優(yōu)化求解問題,從而解決了不同可能性水平下的模糊系統(tǒng)的最優(yōu)滿意度問題,并以露天礦山卡車運(yùn)輸系統(tǒng)為例,驗(yàn)證了TFP-SSBEA解決不確定系統(tǒng)的建模與優(yōu)化問題的有效性。 2)湖南韶峰集團(tuán)露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的群集擬生態(tài)優(yōu)化研究 ①引入現(xiàn)代扁平化管理模式,為湖南韶峰水泥原料露天礦山構(gòu)建了由上層的生產(chǎn)計劃系統(tǒng)、下層的穿孔爆破系統(tǒng)和卡車運(yùn)輸系統(tǒng)、中間層的協(xié)調(diào)優(yōu)化系統(tǒng)組成的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)。拓展了露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的運(yùn)作模式,促進(jìn)了生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的優(yōu)化管理、優(yōu)化反饋和優(yōu)化運(yùn)行。 ②露天礦山生產(chǎn)計劃系統(tǒng)的群集擬生態(tài)優(yōu)化研究。應(yīng)用ANFIS構(gòu)建了與水泥原料礦山生產(chǎn)計劃系統(tǒng)相關(guān)的水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)計劃、礦山主生產(chǎn)計劃模型,用群集擬生態(tài)進(jìn)化算法對其進(jìn)行了優(yōu)化求解。然后,用全模糊規(guī)劃構(gòu)建礦山出礦計劃模型,用群集擬生態(tài)進(jìn)化算法進(jìn)行優(yōu)化求解,解決了在不同可能性水平下的礦山出礦計劃系統(tǒng)最優(yōu)滿意度問題。 ③穿孔爆破系統(tǒng)的群集擬生態(tài)優(yōu)化研究。在滿足礦山生產(chǎn)計劃要求的條件下,運(yùn)用ANFIS建立了破碎礦石成本與不同臺階作業(yè)點(diǎn)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)(孔徑、超深(或孔深)、孔間距、排間距、炸藥單耗、根底大塊率、延米礦量、落礦量等)之間關(guān)系的穿孔爆破系統(tǒng)模型,應(yīng)用群集擬生態(tài)優(yōu)化算法對其進(jìn)行了優(yōu)化求解,實(shí)現(xiàn)了在滿足不同市場需求條件下穿孔爆破系統(tǒng)的最優(yōu)化。 ④卡車運(yùn)輸系統(tǒng)群集擬生態(tài)優(yōu)化研究。根據(jù)礦山生產(chǎn)計劃系統(tǒng)及卡車運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)的特點(diǎn),應(yīng)用模糊約束、模糊目標(biāo)的全模糊系數(shù)規(guī)劃模型建立了卡車運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)模型。并用群集擬生態(tài)進(jìn)化算法對其進(jìn)行了優(yōu)化求解,從而得出了各個班次在不同可能性水平下的最優(yōu)車輛數(shù)及最小運(yùn)輸成本。 本文通過對多種擬生態(tài)算法進(jìn)行融合,建立了群集擬生態(tài)進(jìn)化算法;應(yīng)用自適應(yīng)模糊推理系統(tǒng)技術(shù)、全模糊規(guī)劃理論建立了復(fù)雜露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型;應(yīng)用群集擬生態(tài)進(jìn)化算法對其進(jìn)行了優(yōu)化求解。將研究成果應(yīng)用于湖南韶峰水泥原料礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的優(yōu)化,求得了該礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的全局最優(yōu)解,大幅度提高了該礦山的經(jīng)濟(jì)效益。
【學(xué)位單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：TD672
【部分圖文】：

進(jìn)化算法分別對ANFIS及TFP兩種模型進(jìn)行優(yōu)化求解。最后，以湖南韶峰水泥原料礦山為例，引入扁平化管理模式拓展露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)作模式，開展不確定環(huán)境下露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的群集擬生態(tài)優(yōu)化應(yīng)用研究(圖1一1)。其中，湖南韶峰水泥原料礦山扁平化管理模式下的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖5一3。露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的建模與優(yōu)化技術(shù)理論研究....·…….“..““““一“““.“ ........…….尹..基于ANFIS的露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模研究基于模糊系數(shù)的多模糊目標(biāo)及多模糊約束的全模糊規(guī)劃建模研究..···.........……構(gòu)建群集擬生態(tài)進(jìn)化算法..……，.……ANFIS與群集擬生態(tài)進(jìn)化算法的融合研究一.......……”…“.“二 FFFUZZYPROGRAM與群集 集擬擬生態(tài)進(jìn)化算法的融合研究究露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)群集擬生態(tài)優(yōu)化應(yīng)用研究...’’二二二，..···一”””’二二二二二.’.”.”’.’.·······……生產(chǎn)計劃系統(tǒng)上泛.穿孔爆破系統(tǒng)卜車運(yùn)輸系統(tǒng)’..、、·、···....….….“..“”“~~““”~..”“““...….， ..， ..

上求rastrigin多波峰函數(shù)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)值模擬問題。即:f(x，，)=20+x，+，2一‘0*(eos(2*二*小cos(2*二*，))(2一27)借用MATLAB軟件可容易繪出rastrigin多波峰函數(shù)的三維圖形(圖2一4)。由于涉及到波峰數(shù)太多，不容易看清圖形，可縮小其取值范圍至一1.0蘭:，y引.0，可繪出其清晰的三維多波峰圖形(圖2一5)，作為系統(tǒng)建模的研究對象。不妨在一l.0‘x，夕‘l.0上以0.05為步長等間距取值，得出:，y

6日門E口別h-月00日J(rèn)O圖2一6BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練誤差曲線圖圖2一 7BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法摸擬三維圖自適應(yīng)模糊推理系統(tǒng)(ANFIs)的數(shù)值模擬2)①非聚類的ANFIs數(shù)值摸擬仍以rastrigin多波峰函數(shù)(一 1.0三x，y‘ 1.0)為例，進(jìn)行基于genfisl函數(shù)的ANFIS的數(shù)值模擬。臨翻自助紙確翻怡擔(dān)眺石州叻山，;鉀.皿場畜巨呀U與目.~--.口..卜t不獷亨咭，擴(kuò)t下產(chǎn)畝寸瑞，加白二竺竺，--圖2一8基于genfisl的ANFIS結(jié)構(gòu)圖2一9基于genfisl的ANFIs訓(xùn)練誤差曲線陽州一口.‘一O帕獄..舊，，們肋，書舊“哈戰(zhàn)hms巨一一﹂︸tytetyte︷︸tyHtyty︸tete︷︸﹂︸︸tyH︸Hte.7七‘伸”召加刁任
【引證文獻(xiàn)】

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1 霍曉宇;楊仕教;戴劍勇;吳長振;;基于Multi-Agent技術(shù)的露天礦山生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)框架的構(gòu)建[J];南華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年03期

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1 顧清華;復(fù)雜礦井三維可視化生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安建筑科技大學(xué);2010年

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1 劉偉;基于Web的新城金礦管理信息系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];東北大學(xué);2010年

本文編號：2855966