رفتن به مطلب
Peyman

کاربرد منطق فازی در مهندسی مواد (مورد مطالعه: کنترل کوره های دمش اکسیژن یا کنورتر)

پست های پیشنهاد شده

توجه : برداشت از مطالب این تاپیک تنها با ذکر منبع آن مجاز می باشد. ( http://www.noandishaan.com )

 

 

کاربرد منطق فازی در مهندسی مواد

 

 

نظریۀ مجموعه ‏های فازی توسط پروفسور لطفعلی عسگر زاده در سال 1965 میلادی در مقاله ‏ای با عنوان "مجموعه ‏های فازی" معرفی شد. پس از پیدایش نظریۀ فازی، برخی آن را تائید و برخی نیز آن را خلاف اصول علمی دانستند. تئوری مجموعه ‏های فازی نظریه‏ای است برای اقدام در شرایط عدم اطمینان. این نظریه قادر است بسیاری از مفاهیم و سیستم‏هایی را که نادقیق و مبهم هستند، چنانچه در عالم واقع اغلب چنین است، صورت‏ ریاضی داده و زمینه را برای استدلال، استنتاج، کنترل و تصمیم‏گیری در شرایط عدم اطمینان فراهم کند.

 

FuzzyLogicLogo.png

 

سیستم‏های فازی امروزه در بخش وسیعی از علوم و فنون کاربرد دارند؛ از پردازش سیگنال، ارتباطات و ساخت مدارهای مجتمع تا پزشکی، مسائل اجتماعی و غیره. یکی از مهم‏ترین کاربردهای منطق فازی در حل مسائل کنترل است. از کاربردهای منظق فازی در کنترل می‏توان به سیستم‏های کنترل فازی خودرو، قطار زیر زمینی، تجهیزات نظامی، کورۀ پخت سیمان و لوازم خانگی اشاره کرد

 

در این تاپیک، پس از معرفی اصول و قواعد منطق فازی به طور خلاصه، یک مدل فازی برای کنترل کوره های دمش اکسیژن (کنورتر) معرفی می شود. در بسیاری از موارد استفاده از کنورتر روش موثر و مفیدتری برای تولید فولاد محسوب می شود، زیراکه بهره تولید بالایی داشته و هزینه تولید بدین روش بطور قابل ملاحظه ای کمتر است. در حال حاضر حدود 65 درصد از فولاد خام در جهان به روش کوره بلند – کنورتر تولید می شود.

 

 

bos.gif

 

 

مدل فازی ارائه دهنده راه حلی برای مسایل غیرخطی و غیردقیق می باشد؛ مشکلاتی که حل آن ها به کمک روش های مرسوم کنترل بسیار مشکل است. در مطالب بعدی به تفصیل بیان می شود که منطق فازی چگونه می تواند به صورت موثری در بهبود کنترل کوره های دمش اکسیژن در صنایع فولاد مورد استفاده قرار گیرد.

 

 

 

 

 

ادامه دارد ...

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

تئوری منطق فازی

 

چهار مرحله اصلی در یک سیستم کنترل فازی که در شکل زیر نشان داده شده است، عبارتند از:

 

1) تعریف متغییرهای ورودی و خروجی سیستم و محدودۀ آن‏ ها؛

2) تدوین و تنظیم توابع عضویت فازی برای ورودی‏ ها و خروجی ‏ها؛

3) تدوین مجموعه ای از قوانین پایه بر مبنای نتایج بالقوۀ سیستم (نتایج اولیۀ سیستم)؛

4) تعیین چگونگی عملکرد هر کدام از استلزام‏ های زبانی و غیر فازی کننده.

 

ph535ywgjsh2tmetgxp.jpg

مراحل اصلی یک سیستم کنترل فازی

نظریۀ مجموعه ‏های فازی مبتنی بر پایگاه قواعد فازی با مجموعه ‏ای از قواعد اگر- آنگاه (IF-THEN) است. متغییرهای فازی و قواعد زبانی IF–THEN به وسيله چهار پارامتر (x, t, u, m)مشخص مي ‌شوند که در آن x نام متغير زباني؛ t مجموعه مقادير زباني مربوطه؛ u دامنۀ واقعی و m يك قاعده زبانی است كه هر مقدار زباني t را به يك مجموعه فازي در u مرتبط می ‌کند.

 

مهم‏ ترين مرحله در یک سیستم کنترل فازي، ساختار كنـترل کنندۀ فـازي (مرحلۀ استنتاج فازی) است كه دانش زباني کارشناسان را به كار مي گيرد. چندين نمونه كنترل کنندۀ فازي وجود دارد كـه در ادامه، نوع كنترل کنندۀ فازي ممداني (Mamdani) توضیح داده ميشود. مطابق شكل بالا، چهار قسمت اصلی یک سیستم کنترل فازی عبارت از فازی کننده، پایگاه قواعـد فـازی، مرحلۀ اسـتنتاج فازی و غیر فـازی کننده است، كه قسمت‏ های فازی کننده و غیر فازی کنندۀ آن، داده‏ های فازی و حقیقی (Crisp) را به یکدیگر تبدیل می‏ کنند.

 

فازي‌ کننده،کمیت‏ هاي ورودي (داده های Crisp) را فازي مي‌کند. چنین تبديلی با استفاده از توابع عضويت (Membership Function) انجام مي شود. در يك كنترل کنندۀ فازي ساده، تعداد توابع عضويت و شكل آنها توسط كاربر تعيين ميشود. کمیت توابع عضويت، بين صفر و یک است و درجۀ تعلق يك كميت به مجموعـۀ فازي را معلوم ميکند. درجۀ عضویت یک، تعلق مطلق یک عنصر و درجۀ عضویت صفر، عدم تعلق یک عنصر به مجموعۀ فازی را نشان می ‏دهد. به همين ترتيب اگر درجۀ عضویت يك كميت (x) به يك مجموعة فازي 0.5 باشد، آنگاه تعلق اين كميت (x) به مجموعۀ فازي به اندازۀ 50 درصد است.

 

توابع عضويت به شکل ‏های مختلفی مانند مثلثي، گوسي، ذوزنقه ‏اي، z شکل و غیره وجود دارند. شکل اوليۀ توابع عضويت با استفاده از ملاحظات كارشناسي و يا دسته بندي اطلاعات ورودي تعیین می‏ شود. توابع عضویت مثلثی و ذوزنقه‎ای به علت سادگی در محاسبات خروجی یک سیستم فازی، کاربرد بیشتری دارند. معادلۀ توابع عضویت مثلثی و ذوزنقه‏ ای و نمودار آنها در شکل زیر نشان داده شده است.

os5ll2m2s9hf2k88p6.jpg

f9eybdunwkjd8e9q70g1_copy.jpg

 

مرحلۀ استنتاج (نتیجه‏ گیری) فازی، قلب یک سیستم كنترل کنندۀ فازي است و توانايي شبيه سازي تصميم گيري‏ های انسانی، مبتني بر ايدة فازي و همچنين توانايي نتيجه گيري منطقی با به كارگيري قواعد فازي را دارد. به عبارت ديگر تمامي کمیت‏ های ورودي توسط فازي کننده بـه کمیت‏ های فازی مربوط به خود تبديل و پس از آن در مرحلۀ استنتاج فازی با استفاده از مجموعه اي از قواعد IF–THEN ارزيابي می‏ شوند. سپس نتيجة فازی به دست آمده توسط غیر فازی کننده (Defuzzification)، به خروجي واقعي (Crisp) تبديل مي‌ شود. روش ‏های مختلفی براي غیر فازي کردن وجود دارند، اما روش‏ های مرکز ثقل یا گرانیگاه (Center of Gravity) و بزرگترین ماکزیمم (Largest Maxima) بیشترین کاربرد را داشته و بر اساس روابط (1) و (2) تعریف می‏ شوند.

mr10hfzhezb0nz0l74de.jpg

 

ادامه دارد ...

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

تفسیر قواعد فازی IF–THEN

 

استنتاج فازی بر مبنای پایگاه قواعد فازی انجام می‏شود. هر قاعدۀ فازی، یک جمله شرطی به صورت اگر – آنگاه (IF-THEN) است. بخش اول از هر قاعدۀ شرطی مقدّم (p) و بخش دوم آن موخر یا تالی (q) گفته می‏شود. به عنوان مثال در جملۀ "اگر x=A باشد، آنگاه y=B است"، قسمت اول آن (x=A) مقدّم بوده و با علامت p و قسمت دوم آن (y=B) موخر یا تالی است و با علامت q نشان داده می‏شود . برای تفسير قواعد فازي اگر – آنگاه به صورت رابطۀ زیر و از جدول پایین استفاده می‏شود.

 

 

3dm00tufvisf57bw8x3.jpg

 

ydmf4bnbwxuh0sc2kds.jpg

 

 

بنابراين قانون یا استلزام معادل (p ---> q) مي‌تواند يكي از روابط زیر باشد:

 

 

zuympgwk3zthxtctlvb.jpg

 

 

در رابطه‏های بالا، علامت‏های - ، V ، Λ به ترتيب معادل or , and , not است. از اين معادل‌ها در قواعد فازي IF-THEN نيز استفاده می‏شود، با اين تفاوت كه به جای and, or, not، به ترتیب مكمل فازي، اجتماع فازي و اشتراك فازي جایگزین می‏شوند. ریاضی‏دانان، با ترکیب مكمل، اجتماع و اشتراك فازي، استلزام‏های فازي (Fuzzy Implications) مختلفی را مشابه با دو استلزام ذکر شده در روابط بالا تدوین کرده‏اند. اما مهم‏ترین استلزام‌های فازی عبارتند از: استلزام لوکازویچ، استلزام زاده و استلزام ممدانی (Mamdani). با توجه به کاربرد استلزام ممدانی به ویژه در کنترل واحدهای صنعتی در ادامه استلزام ممدانی توضیح داده می‏شود.

 

در استلزام ممدانی، که طراح آن یک ایرانی به نام ابراهیم ممدانی است، بر اساس رابطه‏های زیر از استلزام p→q ≡ p Λ q استفاده شده، که در آن به جای عملگر Λ یا and از min يا ضرب جبري استفاده می‎شود.

 

 

u65hio283fq253cr7if5.jpg

 

 

ادامه دارد ....

 

 

 

:icon_gol:

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

ادامه تفسیر قواعد فازی

 

برای حل مسئله با استفاده از منطق فازی، در مرحلۀ اول باید آن را با استفاده از قانون قیاس استثنایی تعمیم یافته (Generalized Modus Ponens-GMP)، که اصلی‏ترین قانون استنتاج در منطق کلاسیک است و روش نتیجه‏گیری از گزاره‎های شرطی را بیان می‎کند، صورت‏بندی کرد. بیان عمومی از قانون قیاس استثنایی تعمیم یافته در شکل زیر نشان داده شده است.

 

 

72ni3mkhxrdapl860nzq.jpg

 

شکل - بیان عمومی از قانون قیاس استثنایی تعمیم یافته

 

 

نکتۀ مهم در قانون قیاس استثنایی تعمیم یافته، به دست آوردن *B بر پایۀ ورودی A، خروجی B و مشاهده *A در شکل بالا است. در قانون فازی با مقدم (p) و تالی (q) چند گزاره‌ای بر اساس 4 رابطۀ زیر، فرض می‎شود که مشاهده P1 بر اساس رابطۀ دوم انجام شده باشد. در این روابط، x متغیر ورودی و A و *A کمیت مربوط به آن متغیر می‏باشند. حال با توجه به قانون P و مشاهده P1، درباره متغییرهای خروجی y1,y2,...,ym، بر اساس رابطۀ سوم استنتاجی انجام شده و کمیت‏های فازی آنها بر اساس رابطۀ چهارم به دست می‎آیند. در پایان برای محاسبۀ جواب نهایی (B*t)عمل ترکیب بین کمیت‏های (B*1,B*2,...,B*m) با استفاده از رابطۀ چهارم انجام می‌شود. در حل مسئله با استفاده از استلزام ممدانی، از عملگر min به جای جمع فازی 8bvfcdf5irvvfyuplo1.jpgاستفاده می‌شود.

 

 

f26yogwfh728eos0yfx6.jpg

 

 

با استفاده از رابطۀ چهارم در شکل بالا، استنتاج فازی تنها برای یکی از جملات شرطی پایگاه قواعد فازی انجام می‏شود. چنانچه n جملۀ شرطی به صورت اگر - آنگاه (IF-THEN) در پایگاه قواعد فازی وجود داشته باشد، آنگاه برای محاسبۀ نتیجۀ نهایی (BTotal)، کمیت‏های (B*t,n) به دست آمده از رابطۀ چهارم در شکل بالا برای هر جملۀ شرطی، با استفاده از عملگر O یا max و بر اساس رابطۀ اول از شکل زیر با یکدیگر تلفیق می‏شوند. در مجموع می‏توان گفت چنانچه R(u,v)f مجموعه قواعد فازی بانک اطلاعاتی (u مقدم و v تالی) باشند، برای تعیین کمیت مربوط به مشاهدۀ *A، از رابطۀ دوم در شکل زیر استفاده می‏شود.

 

 

doam669lejneduovexjq.jpg

 

 

 

:icon_gol:

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

کنترل کوره های دمش اکسیژن یا کنورتر به کمک منطق فازی

 

موسسه بین المللی آهن و فولاد در سال 1992 تحقیقاتی را در زمینه پیشرفت تکنولوژی در راستای توانمند سازی صنایع آهن و فولاد برای تامین نیاز بازار در شروع قرن 21 در میان کشورهای عضو انجام داد. بر طبق این مطالعه دو نیاز اساسی مورد توجه قرار گرفت:

1) بازار تجاری فولاد با رویکرد صنایع فولاد سازی در زمینه تولید محصولات با کیفیت در کنار کاهش قیمت آن ها، مخالف است.

2) بازار فولاد باید منتظر افزایش فشارهایی در زمینه زیست محیطی نظیر کاهش یا به حداقل رساندن انتشار آلاینده ها و پساب ها، بازگشت یا بازیابی محصولات از رده خارج، استفاده بهینه از منابع اولیه، محصولات فرعی و قراضه ... باشد.

 

در یک رقابت جهانی، روند تولید درآمد صنعت فولاد تحت چنین محدودیت هایی به سرعت کاهش یافته و در نتیجه روش های نوینی جهت حفظ سودآوری این صنعت مورد نیاز است. با توجه به شرایط موجود، اهداف کوتاه مدت و میان مدتی که باید مشخص شوند، عبارتند از:

 

1) برای کوتاه مدت، مهمترین مسئله بکارگیری بهترین و کاراترین تکنولوژی موجود در دسترس برای افزایش میزان بهره وری می باشد.

2) برای میان مدت، به عنوان مثال برای بازه زمانی سال 2000 تا 2010 میلادی، گسترش تکنولوژی های جدید در دستور کار قرار گیرد.

 

در فرایند تولید فولاد خام مراحل متفاوتی وجود دارد: مرحله اول شارژ کوره با سنگ آهن و یا قراضه آهن می باشد. سنگ آهن در روش های مبتنی بر کوره دمشی - کنورتر و قراضه آهن صرفاً در کوره های قوس الکتریکی بارگیری می شود. در مرحله بعد فولاد مذاب، ریخته گری شده و پس از انجماد تحت عملیات حرارتی نورد گرم یا سرد قرار می گیرد. همچنین برخی از ورقه های فولادی تحت عملیات پوشش دهی و یا سایر عملیات تکمیلی قرار می گیرند. فولاد در مجموع آلیاژ آهن و کربن می باشد که از 0.4 درصد تا 2.25 درصد کربن دارد. همچنین عناصر آلیاژی نظیر سیلسیم، منگنز، نیکل، کرم ... نیز به همراه آهن و کربن در ترکیب شیمیایی فولاد وجود دارند.

 

 

روش دمش اکسیژن و کوره دمش اکسیژن

کوره های دمش اکسیژن شامل یک بوته عمودی به همراه یک نازل اکسیژن عمودی آبگرد می باشد که از بالا به داخل بوته وارد شده است. بوته برای شارژ مذاب چدن قابلیت چرخیدن و کج شدن دارد. شارژ کوره معمولاً مذاب چدن به همراه قراضه و فلاکس می باشد. همچنین مقدار کمی هم شمش آهن و نیز سنگ آهن به آن اضافه می شود. یکی از ویژگی های این روش استفاده از حرارت تولید شده ناشی از واکنش میان مواد تشکیل دهنده متفاوت درون شارژ می باشد که نیاز به استفاده از منبع اضافی انرژی را جهت رسیدن به شرایط مطلوب دمایی و ترکیب شیمیایی فولاد مرتفع می سازد. کوره های دمش اکسیژن می تواند فولاد با محدوده وسیعی از کربن و نیز عناصر آلیاژی تهیه کند. ظرفیت متوسط مذاب فولاد این کوره بین 100 تا 400 تن می باشد. نمای کلی یک کوره دمش اکسیژن در شکل زیر نشان داده شده است.

 

meltingBOF_01.jpg

 

 

در روش فولاد سازی با کنورتر، فلز مذاب، قراضه و فلاکس همزمان به داخل کوره شارژ می شود. سپس اکسیژن دمیده شده و سیلسیم، فسفر، منگنز و مقدار از آهن تبدیل به اکسید می شود. چنانچه در این روش هدف تولید فولادی با ترکیب شیمیایی ویژه باشد، کنترل فرایند با توجه به مدت زمان کم پالایش که در حدود 30 دقیقه است، بسیار مشکل خواهد بود. در نتیجه فرصتی برای نمونه برداری و آنالیز ترکیب شیمیایی وجود ندارد. در مجموع کنورتر با 75 درصد مذاب چدن و 25 درصد آهن قراضه شارژ می شود. پس از بارگیری نازل اکسیژن پایین آمده و اکسیژن با درصد خلوص بالا با دبی 16000 فوت مکعب بر دقیقه بر سطح مذاب دمیده می شود.

 

 

کنترل روش دمش اکسیژن و عملکرد کنورتر

بیش از بحث در رابطه با مدل های کنترل، باید پارامترهای موثر در این روش مشخص و تعریف شوند. این پارامترها توسط کامپیوتر و پس از آنالیز دقیق روش تعیین می شوند. برخی از آن ها عبارتند از شارژ، دمش اکسیژن، فعالیت سرباره، طراحی کوره، طراحی نازل، مذاب فولاد، ترکیب مذاب و ترکیب فولاد مورد نظر ... .

 

 

 

ادامه دارد ...

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

تحلیل روش دمش اکسیژن

آنالیز فرایند دمش اکسیژن در کنورتر با استفاده از مدل های ریاضی به علت انجام واکنش های شیمیایی پیچیده میان مذاب و اکسیژن بسیار مشکل است. کنترل فرایند در اینجا از طریق آنالیز متغییرهای ورودی مشخصی نظیر وزن مذاب یا قراضه، وزن فلاکس، دبی خروج اکسیژن و تکنیک دمش اکسیژن مهیا می شود. در مجموع هدف اصلی تکنیک های مدرن فولاد سازی نظیر روش های دمش اکسیژن از بالا، پایین و یا هردو سمت، دستیابی به فولادی با کیفیت بالا و قیمت پایین می باشد. به طور کلی مراحل محاسبات با چنین مدل هایی در جریان فعالیت یک کنورتر عبارتند از:

 

1) محاسبه مواد خام ورودی.

2) محاسبه حرارت کوره و پیش بینی ترکیب شیمیایی مذاب بارگیری شده.

3) تخمین عناصر آلیاژی.

4) کنترل محاسبات انجام شده و تطبیق آن با مدل.

کنترل فرایند کوره های دمش اکسیژن به کمک مدل هایی برای محاسبه مواد ورودی و نیز تعیین زمان کامل دمش مزایایی دارد از جمله : دقت بالا در تعیین دمای بارریزی فولاد، تعیین درصد کربن محتوی، تغییرات کم درجه حرارت با دمش اکسیژن اضافی، کوتاه شدن سیکل حرارتی، بهره خروجی بالا، کاهش مصرف دیرگداز ... .

 

کنترل هوشمند فرایند

به سادگی قابل درک است که هوش، درجه ای از استقلال در سیستم های کنترلی را توصیف می کند. به عبارت دیگر سیستم های هوشمند به عنوان ابزار کنترل با درجه نامحدودی از خودمختاری و استقلال عمل در شرایط خودفراگیر، خودشکل دهی مجدد، استدلال و تصمیم گیری و تولید اطلاعات ارزشمند از داده های ورودی مبهم و زیاد عمل می کنند.

کنترل اتوماتیک فرایندهای صنعتی پیچیده نظیر برخی راکتورهای شیمیایی، کوره های دمشی، کوره تولید سیمان و کوره های فولادسازی نظیر کنورتر بسیار سخت است. این مشکلات ناشی از رفتار غیر خطی آن ها در هر زمان از تولید و ناتوانی از امکان اندازه گیری و آنالیز کیفیت می باشد. تحقیقات انجام شده بر مبنای مدل های ریاضی و تکنیک های کنترلی مدرن در دو دهه اخیر چه به لحاظ تئوری و چه عملی، پیشرفت قابل توجهی داشته است. هرچند هنوز طراحی و اجراء چنین مدل هایی در فرایندهای پیچیده صنعتی مشکل است، خصوصاً اگر آن ها به شدت غیرخطی و مبهم باشند. در کل کشف یک استراتژی کنترل جدید در عرصه صنعت، که بتوان آن را با استفاده از دانش محدود محیط اطراف و حجم داده بالا طراحی و اجرا کرد، بسیار جالب توجه و جذاب است. با پیشرفت سریع تحقیقات بر روی منطق شلال، شبکه های عصبی، الگوریتم های ژنتیکی، سیستم های خبره ... ، این تکنیک ها با ظرفیت و امکانات قابل توجهی در برقراری ارتباط با سیستم های غیردقیق و یا داده های ناقص، به عنوان ابزاری توانمند در حل مسائل پیچیده صنعتی به شمار می روند.

در شیوه های مرسوم کنترل سخت افزاری، دانش، که وابسته به کنترل فرایند است، و شیوه های استفاده از این دانش در ارتباط با یکدیگر قرار دارند. برای استفاده از تکنیک های سخت افزاری، دانش کامل و روشنی از رفتارهای ذاتی یا میکروسکوپی فرایند مورد نیاز است. در نقطه مقابل در کنترل هوشمند یا نرم افزاری، یک ارتباط معینی میان دانش و اطلاعات روش وجود دارد و در عمل نیازی به دانستن رفتارهای ذاتی آن نیست.

کنترل هوشمند خصوصاً زمانی جذاب است که کنترل فرایند صنعتی، با استفاده از قوانین زبان شناختی قابل دسترس باشد. مشخصه اصلی سیستم های هوشمند توانایی آن ها برای کار بر روی داده های تصویری (نمادی)، غیردقیق و مبهم است که این اطلاعات برای انسان ها بر خلاف ماشین بخوبی قابل درک می باشد. در عین حال لازم به ذکر است در برخی فرایندهای صنعتی، استفاده از روش های کنترلی سخت افزاری کاملاً ترجیح داده می شود. هرچند که این روش ها در بسیاری از تاسیسات صنعتی در جهان مورد استفاده قرار گرفته است، اما در مجموع به لحاظ محدودیت های بیشماری در تصمیم گیری، این سیستم ها از حل بسیاری از مشکلات صنعتی عاجزند.

منطق شلال و شبکه های عصبی دو مثال از محاسبات نرم افزاری هستند که در حوزه کنترل صنعت در دو دهه اخیر جایگاه قابل توجهی یافته اند. به مرور زمان کنترل فازی تبدیل به یکی از تکنیک های پیشرفته کنترلی در صنعت در زمینه بهبود کیفیت محصول، بهره وری و مصرف انرژی تبدیل شده است.

 

کنترل فرایند کوره دمش اکسیژن به کمک منطق شلال

استراتژی کنترل کنورتر بر مبنای اصول زبان شناختی، تنظیم مجموعه ای از جملات شرطی غیر دقیق به همراه مجموعه ای از قوانین مشخص است. به همین دلیل در ابتدا باید متغییرهای ورودی و خروجی تعریف شود. متغییرهای ورودی و خروجی کوره دمش اکسیژن در شکل زیر نشان داده شده است.

 

 

35rtyhuj.jpg

 

 

در بخش بعد داده های ورودی و خروجی و شیوه محاسبه بیان می شود.

 

 

:icon_gol:

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

در این تحقیق از فولاد 7112K استفاده شده است که ترکیب استاندارد آن بصورت زیر است: کربن 0.02 تا 0.04 درصد – فسفر 0.015 درصد – گوگرد 0.015 درصد – منگنز 0.1 تا 0.2 درصد – سیلسیم 0.03 درصد. همچنین ترکیب مذاب چدن به صورت زیر است : کربن 4.443 درصد – فسفر 0.096 درصد – گوگرد 0.076 درصد – منگنز 0.64 درصد – سیلسیم 0.506 درصد. همچنین بانک اطلاعاتی مورد استفاده در این تحقیق مربوط به داده های 30 روز کاری یکی از کارخانه های فولادسازی ترکیه می باشد. متغییرهای ورودی در جدول 1 و متغییرهای خروجی در جدول 2 نشان داده شده اند.

 

 

g919behhdy2t0wriqwmy.jpg

 

 

kq2ib50gnzrzhaau1jps.jpg

 

 

توضیحاتی در ارتباط با متغییرهای ورودی

 

1) دمای مذاب چدن (°C) – دمای مذاب چدن برای اطمینان از تعادل حرارتی مورد نیاز در BOF.

2) مجموع وزن شارژ بر حسب تن (وزن مذاب چدن به همراه قراضه) – قراضه آهن صرفاً برای ایجاد درجه حرارت بالا پس از دمش اکسیژن مورد نیاز است و وزن مذاب چدن نیز در ارتباط با فولاد مذاب می باشد.

3) نقطه پایانی دمش اکسیژن (ppm) – مقدار اکسیژن دمیده شده بعد از بارگیری.

4) دمای نقطه پایانی دمش اکسیژن (°C) – دمای اندازه گیری شده پس از پایان دمش اکسیژن.

5) درصد کربن در مذاب چدن، درصد فسفر در مذاب چدن، درصد گوگرد در مذاب چدن، درصد سیلسیم در مذاب چدن، درصد منگنز در مذاب چدن، درصد کربن در مذاب چدن: این عناصر برای آلیاژ سازی آهن و تبدیل آن به فولاد مورد نظر ضروری می باشند.

6) ارتفاع مذاب – ارتفاع مذاب فولاد درون کوره.

 

 

 

 

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

توابع عضویت

 

با توجه به 10 ورودی و 8 خروجی تعریف شده، توابع عضویت به صورت زیر نوشته می شود. تصویری از ویرایشگر توابع عضویت با توجه به متغییرهای ورودی و خروجی انتخاب شده در این تحقیق در جداول 3 و 4 نشان داده شده است.

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

 

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

 

 

پس از تعیین توابع عضویت، استنتاج انجام شده بر مبنای 20 قانون زبان شناختی زیر می باشد:

 

1- اگر درجه حرارت مذاب فلزی کم باشد و وزن مذاب فلزی به همراه قراضه زیاد باشد، آنگاه مقدار اکسیژن باقیمانده در فولاد بالاست.

2- اگر درجه حرارت مذاب فلزی کم باشد و وزن مذاب فلزی به همراه قراضه زیاد باشد، آنگاه دمای مذاب فولاد نهایی پایین است.

3- اگر درجه حرارت مذاب فلزی متوسط باشد و وزن مذاب فلزی به همراه قراضه متوسط باشد، آنگاه دمای مذاب فولاد نهایی بالاست.

4- اگر درجه حرارت مذاب فلزی زیاد باشد و وزن مذاب فلزی به همراه قراضه کم باشد، آنگاه اکسیژن باقیمانده در مذاب فولاد بالاست.

5- اگر درجه حرارت مذاب فلزی متوسط باشد و وزن مذاب فلزی به همراه قراضه زیاد باشد، آنگاه وزن فولاد مذاب متوسط است.

6- اگر درجه حرارت مذاب فلزی متوسط باشد و وزن مذاب فلزی به همراه قراضه زیاد باشد، آنگاه اکسیژن باقیمانده در مذاب فولاد پایین است.

7- اگر درجه حرارت مذاب فلزی متوسط باشد و وزن مذاب فلزی به همراه قراضه زیاد باشد، آنگاه درصد کربن، درصد فسفر، درصد گوگرد و درصد سیلسیم در مذاب فولاد کم است.

8- اگر درجه حرارت مذاب فلزی متوسط باشد و وزن مذاب فلزی به همراه قراضه زیاد باشد، آنگاه درصد منگنز در مذاب فولاد متوسط است.

9- اگر نقطه پایانی دمش اکسیژن بالا باشد و درصد کربن در مذاب چدن زیاد باشد، آنگاه درصد کربن در مذاب فولاد پایین است.

10- اگر درجه حرارت مذاب فلزی متوسط باشد، آنگاه درجه حرارت مذاب فولاد متوسط است.

11- اگر وزن مذاب فلزی به همراه قراضه زیاد باشد، آنگاه وزن فولاد مذاب متوسط است.

12- اگر نقطه پایانی دمش اکسیژن متوسط باشد، آنگاه درصد کربن، درصد منگنز، درصد فسفر، درصد گوگرد و درصد سیلسیم در مذاب فولاد کم است.

13- اگر ارتفاع مذاب چدن درون کوره زیاد باشد، آنگاه دمای مذاب فولاد پایین است.

14- اگر ارتفاع مذاب چدن درون کوره متوسط باشد، آنگاه دمای مذاب فولاد متوسط است.

15- اگر دمای مذاب چدن متوسط باشد و وزن مذاب فلزی به همراه قراضه بالا باشد، آنگاه درصد کربن، درصد فسفر، درصد گوگرد و درصد سیلسیم در مذاب فولاد کم و درصد منگنز در آن زیاد است.

16- اگر درصد کربن در مذاب چدن زیاد باشد، آنگاه درصد کربن در مذاب فولاد کم است.

17- اگر درصد منگنز در مذاب چدن متوسط باشد، آنگاه درصد منگنز در مذاب فولاد متوسط است.

18- اگر درصد فسفر در مذاب چدن متوسط باشد، آنگاه درصد فسفر در مذاب فولاد کم است.

19- اگر درصد گوگرد در مذاب چدن کم باشد، آنگاه درصد گوگرد در مذاب فولاد کم است.

20- اگر درصد سیلسیم در مذاب چدن متوسط باشد، آنگاه درصد سیلسیم در مذاب فولاد کم است.

 

 

 

 

 

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

نتایج حاصل از استنتاج انجام گرفته برای ورودی های جدول 5 در شکل 4 نشان داده شده است.

eitv1ez2w7n6vvu28qsu.jpg

kva5r1gqef3o7eu66iz4.jpg

 

مقایسه نتایج فازی با محدوده کنترل بهینه، وکنترل مرسوم و انحراف معیار آن ها در جدول 6 آورده شده است.

 

 

h3bvosl03xp1i95ipkto.jpg

 

 

 

 

 

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

نتایج و بحث

 

در کل راه مشخصی برای کنترل فرایند صنعتی غیر خطی و پیچیده وجود ندارد. روش های مدلسازی و راه حل آن ها نیز مشکلاتی بسیاری را در شناخت و درک خود روش بهمراه دارند. هر چند دلایل بسیاری وجود دارد برای اینکه انسان تمایل به استفاده از چنین الگوریتم های زبان شناختی که دانش و تجربه را به کمک قوانین اگر – آنگاه در تاسیسات صنعتی از خود نشان دهد. کامپیوتر با استفاده از منطق شلال و بانک داده های واقعی در قالب یک مدل فازی، متغییرهای کیفی که با استفاده از قوانین زبان شناختی بیان می شوند، را به متغییرهای کمی تبدیل کند.

در کارخانه فولاد سازی، کنورتر با استفاده از کامپیوتر کنترل می شود که در عمل تنظیم و هدایت نرم افزار کنترل کننده کنورتر بر اساس همکاری و همفکری کارشناسان خبره و یا استفاده از تجربیات تکنسین ها می باشد. بنابراین این سیستم کاملاً اتوماتیک نبوده و نیاز به دخالت اپراتور جهت تنظیم آن می باشد. در نتیجه زمان زیادی در یک کارخانه فولادسازی ناشی از تنظیمات دستی اپراتور تلف می شود و به همان اندازه نیز در تولید محصول تاخیر صورت می گیرد.

اگرچه برخی از متغییرها نسبت به مقادیر تجربی انحراف دارند، بیشتر نتایج فازی بدست آمده در این تحقیق اختلاف متعارف و قابل قبولی در مقایسه با داده های تجربی روش کوره بلند – کنورتر دارند. از طرفی می توان انحراف نتایج خروجی نظیر اکسیژن، درصد کربن و سیلسیم در مذاب فولاد را در مرحله متالورژی ثانویه برطرف و یا بهبود یابد. هرچند که نتایج بدست آمده برای وزن مذاب فولاد، درصد فسفر، گوگرد و منگنز قابل قبول بوده و تطابق خوبی را با داده های تجربی نشان می دهد.

 

 

نتیجه گیری

 

1) در این مقاله از یک سیستم کنترلی بر مبنای منطق شلال برای ارزیابی متغییرهای کنورتر در فرایند فولادسازی استفاده شد. با دقت بر روی متغییرهای ورودی و قوانین طراحی شده در این سیستم و تحلیل داده های آن، صحت کنترل می تواند تا 99 درصد بالا رود.

 

2) ممکن است انحرافاتی میان نتایج این تحقیق و داده های تجربی تاسیسات فولادسازی وجود داشته باشد، که این به دلیل اختلاف در فرضیات اولیه و متغییرهای ورودی می باشد.

 

 

 

:icon_gol:

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از ۷۵ اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به عنوان یک لینک به جای

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.


×
×
  • جدید...