炼钢-精炼-连铸生产调度决策方法及应用

目录 “博士后文库”序言 前言 1 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 钢铁生产调度系统概述 5 1.2.1 钢铁生产调度系统设计难点 5 1.2.2 钢铁生产调度系统介绍 6 1.3 炼钢-精炼-连铸生产调度优化方法概述 8 1.3.1 工业生产调度优化方法发展历程 8 1.3.2 炼钢-精炼-连铸生产调度优化方法研究现状 9 1.4 本章小结 15 参考文献 15 2 炼钢-精炼-连铸生产工艺过程及运行控制 19 2.1 引言 19 2.2 钢铁生产工艺过程介绍 21 2.2.1 炼铁区域工艺过程描述 21 2.2.2 炼钢区域工艺过程描述 22 2.2.3 轧制区域工艺过程描述 28 2.3 炼钢-精炼-连铸生产过程特征 31 2.3.1 相关定义 31 2.3.2 生产过程特征描述 31 2.4 炼钢-精炼-连铸生产调度人工编制概述 32 2.4.1 企业实际生产现状 32 2.4.2 生产调度人工编制方法 35 2.4.3 生产调度人工编制缺陷 40 2.5 炼钢-精炼-连铸生产调度难点分析 41 2.6 本章小结 42 参考文献 42 3 炼钢-精炼-连铸生产静态调度数学模型 45 3.1 引言 45 3.2 基于输入输出表描述炼钢-精炼-连铸生产静态调度过程 45 3.2.1 调度信息输入表分析 45 3.2.2 调度信息输出表分析 55 3.2.3 主要参数、决策变量及约束条件 58 3.3 炼钢-精炼-连铸生产静态调度过程性能指标方程 60 3.3.1 连铸过程“不断浇” 60 3.3.2 相邻炉次处理设备“不冲突” 63 3.3.3 炉次等待时间 65 3.3.4 理想与实际开浇时间差 66 3.4 炼钢-精炼-连铸生产静态调度过程约束方程 67 3.4.1 设备处理时间连续性约束 67 3.4.2 工艺路径不可变约束 67 3.5 炼钢-精炼-连铸生产静态调度数学模型建立 68 3.5.1 调度目标及约束条件 69 3.5.2 生产调度优化数学模型求解难度分析 74 3.6 本章小结 76 参考文献 76 4 炼钢-精炼-连铸生产静态调度策略 78 4.1 引言 78 4.2 调度模型转换策略 78 4.2.1 拉格朗日松弛框架下“不断浇、不冲突”约束方程 79 4.2.2 “不断浇、不冲突”松弛约束方程转化为性能指标 81 4.2.3 以炉次为单位调度优化子模型 86 4.3 调度优化求解算法 93 4.3.1 拉格朗日乘子初值拟定 95 4.3.2 基于反向动态规划的子模型优化调度求解 96 4.3.3 基于对偶间隙的终止条件设定 106 4.3.4 代理次梯度迭代算法更新拉格朗日乘子 111 4.4 仿真实验 117 4.4.1 基于次梯度、代理次梯度迭代算法的小规模调度问题测试结果比较 117 4.4.2 不同算法下调度仿真结果比较 119 4.5 本章小结 122 参考文献 123 5 加工时间不确定炼钢-精炼-连铸生产调度数学模型 124 5.1 引言 124 5.2 加工时间不确定生产调度问题基本描述 124 5.3 加工时间不确定生产调度数学模型 126 5.3.1 马尔可夫链描述加工时间不确定性 126 5.3.2 加工时间不确定生产调度问题参数及符号 128 5.3.3 加工时间不确定生产调度问题决策变量 129 5.3.4 加工时间不确定生产调度问题约束方程 130 5.3.5 加工时间不确定生产调度问题目标函数 131 5.4 本章小结 132 参考文献 132 6 加工时间不确定炼钢-精炼-连铸生产调度策略 134 6.1 引言 134 6.2 基于方向可控拉格朗日松弛框架的加工时间不确定生产调度 策略求解 134 6.2.1 生产调度问题耦合约束松弛策略 134 6.2.2 基于炉次分解策略的子问题求解方法 135 6.2.3 拉格朗日乘子更新算法的改进 138 6.2.4 对偶问题求解 146 6.2.5 构造可行解 149 6.3 加工时间不确定生产调度问题的数据验证 150 6.3.1 拉格朗日松弛框架下改进迭代策略数据验证 150 6.3.2 基于马尔可夫链描述的加工时间不确定炼钢-精炼-连铸生产调度 数据验证 151 6.4 本章小结 155 参考文献 156 7 钢水命中率不确定精炼生产调度数学模型 157 7.1 引言 157 7.2 钢水命中率不确定精炼生产调度问题基本假设与描述 158 7.3 钢水命中率不确定精炼生产调度数学模型搭建 163 7.3.1 数学模型中参数及符号定义 164 7.3.2 系统状态定义 165 7.3.3 工序执行状态定义 166 7.3.4 状态转移规则定义 166 7.3.5 目标函数 169 7.4 本章小结 171 参考文献 171 8 钢水命中率不确定精炼生产调度策略 173 8.1 引言 173 8.2 传统Q学习算法与改进Q学习算法概述 173 8.2.1 传统Q学习算法 173 8.2.2 改进Q学习算法 175 8.3 基于改进Q学习算法的钢水命中率不确定精炼生产调度策略求解 177 8.3.1 考虑不同生产性能指标的启发式策略仿真设计 177 8.3.2 基于改进Q学习算法的钢水命中率不确定精炼生产调度策略流程 178 8.4 面向钢水命中率不确定精炼生产调度问题的数据验证 181 8.4.1 基于**Q学习算法在不同案例下的数据验证 181 8.4.2 相同工艺路径下钢水命中率不确定精炼生产调度案例 184 8.4.3 不同工艺路径下钢水命中率不确定精炼生产调度案例 189 8.4.4 大规模钢铁生产企业钢水命中率不确定精炼生产调度案例 194 8.5 本章小结 196 参考文献 196 编后记 199