基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法、装置、处理器及其存储介质

本发明涉及铸钢工艺领域，尤其涉及连铸大方坯结晶器液位，具体是指一种基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法、装置、处理器及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、连铸是一种将熔融金属凝固成半成品坯料、坯料或板坯，然后在精轧机中轧制的过程；它是最常用的铸钢工艺。由于产品的连续、标准化生产成本固有较低，它允许以更低的成本生产质量更好的金属型材，并通过自动化增加对过程的控制。复杂的控制任务，如结晶器液位控制对于避免一些产品缺陷和降低铸造中断非常重要。结晶器液位波动可能产生许多质量问题。液位波动可由不同类型的干扰引起:周期性的、缓慢的和突然的。其中，补偿缓慢干扰，如阀门侵蚀和拉速变化是没有充分解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足质量好、控制精准、适用范围较为广泛的基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法、装置、处理器及计算机可读存储介质。

2、为了实现上述目的，本发明的基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法、装置、处理器及计算机可读存储介质如下：

3、该基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

4、(1)根据机理知识构建结晶器液位机理模型；

5、(2)通过特征选择xgboost方法和因果分析偏交叉映射方法组合构建结晶器液位数学模型；

6、(3)通过所述的结晶器液位数学模型，分析结晶器液位波动原因，并根据波动原因制定控制策略，将结晶器液位机理模型作为仿真模型进行仿真实验；

7、(4)通过仿真实验对控制模型性能进行评估。

8、较佳地，所述的步骤(1)具体为：

9、根据机理知识，构建机理模型中的pid控制器、执行机构、塞棒机构、拉速环节和结晶器环节。

10、较佳地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：

11、(2.1)基于xgboost方法对特征进行初步筛选，并得到每个特征的重要性得分排名，设定阈值选取变量；

12、(2.2)根据所述的变量以及结晶器液位信号，通过偏交叉映射方法对变量进行因果分析，分析结晶器液位波动原因。

13、较佳地，所述的步骤(2.1)具体包括以下步骤：

14、(2.1.1)分析连铸生产过程数据对结晶器液位的干扰；

15、(2.1.2)通过xgboost方法先对变量进行挑选；

16、(2.1.3)定义目标函数，通过二阶泰勒展开以及正则化处理，得到目标损失函数；

17、(2.1.4)通过不断迭代得到最小的结晶器液位预测差值，并得到变量重要性得分排名；

18、(2.1.5)筛选掉重要性得分比较小的变量，加上结晶器液位数学模型中的重要参数，得到结晶器液位相关变量。

19、较佳地，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：

20、(3.1)根据数据模型分析出来的结果，通过长短期记忆网络以及中间包重量、大包重量和拉速三个变量对塞棒开度进行预测；

21、(3.2)根据塞棒开度预测值和真实的塞棒开度值进行比较，通过模糊控制来修正pid参数。

22、较佳地，所述的步骤(4)具体为：

23、基于所述的结晶器液位机理模型和控制策略，通过设定液位设定值，进行仿真实验，并根据仿真结果图评估控制算法。

24、该用于实现基于长短期记忆网络针对结晶器液位进行模糊控制的装置，其主要特点是，所述的装置包括：

25、处理器，被配置成执行计算机可执行指令；

26、存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法的各个步骤。

27、该用于实现基于长短期记忆网络针对结晶器液位进行模糊控制的处理器，其主要特点是，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法的各个步骤。

28、该计算机可读存储介质，其主要特点是，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述的基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法的各个步骤。

29、采用了本发明的基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法、装置、处理器及计算机可读存储介质，不浪费大方坯生产过程产生的历史数据，充分利用数据进行分析，从而帮助行业成功分析结晶器液位波动的具体原因，从而制定更为合适的控制策略；实现成本的降低，资源的优化，使大方坯生产质量提升，生产效率提升。

技术特征：

1.一种基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体为：

3.根据权利要求1所述的基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法，其特征在于，所述的步骤(2.1)具体包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法，其特征在于，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法，其特征在于，所述的步骤(4)具体为：

7.一种用于实现基于长短期记忆网络针对结晶器液位进行模糊控制的装置，其特征在于，所述的装置包括：

8.一种用于实现基于长短期记忆网络针对结晶器液位进行模糊控制的处理器，其特征在于，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现权利要求1至6中任一项所述的基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法的各个步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现权利要求1至6中任一项所述的基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法的各个步骤。

技术总结本发明涉及一种基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法，包括以下步骤：根据机理知识构建结晶器液位机理模型；通过特征选择XGBoost方法和因果分析偏交叉映射方法组合构建结晶器液位数学模型；通过结晶器液位数学模型，分析结晶器液位波动原因，并根据波动原因制定控制策略。本发明还涉及一种用于实现基于长短期记忆网络针对结晶器液位进行模糊控制的装置、处理器及可读存储介质。采用了本发明的基于长短期记忆网络实现针对结晶器液位进行模糊控制的方法、装置、处理器及计算机可读存储介质，充分利用数据进行分析，从而帮助行业成功分析结晶器液位波动的具体原因，从而制定更为合适的控制策略；实现成本的降低，资源的优化，使大方坯生产质量提升，生产效率提升。技术研发人员：姜庆超,齐淏天,王浩,唐思瑜受保护的技术使用者：华东理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/23