信息时代下电解铝生产设备的智能化操控的发展

信息时代下电解铝生产设备的智能化操控的发展

摘要：科技的飞速发展以及经济的日益进步刺激着铝原料需求的上涨。电解铝

行业规模也逐渐开始扩大。由于电解铝项目数量增多、规模扩大、供电电流增大，因而我们更应该重视该行业的安全生产以及管理的高效性。本文重点对智能化操

控系统进行深入描述，希望能够对实际生产生活带来一定的帮助。

关键词：电解铝；生产设备；智能化；操控系统

近几年，我国的工业、建筑业等行业发展势头良好，智能电网逐渐变得普遍化，汽车工业的发展也逐渐加快，这些行业的发展离不开铝型材料的运用。据悉

电解铝行业的用电量能够占据全国用电量的一半。随着近几年电解铝项目的逐渐

增多，其规模、供电电压等级等也有了新的变化，这也意味着电解铝行业需要在

安全生产等方面做出更好的表现。对传统意义上的电解铝生产进行阐述，其主要

指的是将数百台电解槽进行串联，进而形成一个生产系列，便于开展生产工作。

这种做法虽然能够达到目的，但是从经济层面上而言，成本较高，并且能耗也比

较大。随着科技水平的日益凸显，节能减排成了人们追求的重要目标。电解铝槽

是一个非线性时变系统，相对而言比较复杂，如果利用普通或者单一的控制手段

实现对目标的控制，难度系数非常高。智能化操控系统的出现为电解铝生产打开

了新思路，切实解决了生产设备改进、创新的问题。对电解铝的特点进行深入探究，根据探究结果结合多项技术如模糊控制等，从而促进智能化操控系统的应用

广泛化，对于改善生产效率、提升经济利益帮助较大。

1电解铝企业生产特点

对电解铝企业的生产工作展开分析，其主要具备下述特点：（1）连续性，从加入原料开始进行生产，期间经多个环节后浇铸铝锭，整个生产过程都是连续的，中途不可停止。（2）单一性。无论是产品结构还是物料数量都比较单一，排产

的主要依据是实际生产能力。（3）设备成本高，如果停止机器运作将会造成巨

大的损失。一个代表性的流程型生产企业，其自动化程度相对而言都较高，如果

想要保证生产的持续性，必须要维护设备的正常运转，同时还要合理控制工艺参数。为了保证企业能够利益最优化，必须要从降低库存成本、控制原料消耗等多

方面出发考虑问题。

2智能化操控系统

智能化操控系统是人工智能的具体表现，是人工智能的知识阐述与逻辑推理

共同作用的体现。该系统存在的目的是为了对数模模型有更好的把控。该操控系

统代表着现代高新技术，是现代技术领域的典范之作，其主要特点有：（1）表

现在普通组织结构形式之中的“智能递增，精度递减”。（2）对于这一系统而言，研究目标已经发生了改变，由原来的被控制对象转换为了控制器自身。（3）开

闭环结合控制，对定量、定性决策展开统一的多模态控制。（4）功能多样化。

智能化操控设备具有诸多功能，设备在其帮助下不仅可以实现学习的目的，还能

实现组织功能。（5）以非数学广义模型、数学模型为理论基础，系统进而能够

完成知识系统模型的建立。

2.1人工神经网络

人工神经网络利用智能网络实现对直观思维的模拟，之后汇聚众多简单处理

过的单元，将其进行加工组合，最终形成复杂的网络系统。人工神经网络能够实

现对人体神经网络的分析，这样能够帮助电脑在思维模拟过程中完成新型分布形

式的保存，对于促进电脑容错性具有较大帮助。

2.2专家系统

专家系统从实质上看就是智能化计算机程序，它以某类知识体系为基础，将

该领域专家的丰富思想、理念汇聚到计算机之中，计算机因此可以模拟专家的推

理过程、决断策略，这一系统能够妥善解决高难度、复杂性的问题。

2.3模糊控制

结合兼容性原理进行分析，系统的复杂性与精确化程度成反比，复杂程度越高，其精确性反而会下降。模糊化控制建立在模糊集合理论之上，同时利用大脑、计算机作为辅助桥梁，从而实现专家在模糊信息形式上的经验储存任务，模糊控

制还能对内容进行转化，使其变成能够被计算机识别接受的规则模式。利用模糊

化控制，计算机能够顺利实现对大脑的模拟任务，实现对被控制对象的控制与推断。

3电解铝操控系统研究

在电解铝操控系统中，电解铝槽是重要部分，其中包括电、磁、热、流场之

间的相互作用，同时还会表现出物理化学、电化学反应状态的改变。由于对人工

作业过程等方面的控制工作存在失误情况，随着失误的逐渐积累，电解铝槽在时

变特征上具有鲜明的复杂性。槽电压、系列电流是当前主要的电解槽信号，它们

能够直接进行连续的自动采集工作。通过利用机械装置，极距调节及打壳下料能

够对槽电压以及电解质熔体中的氧化铝浓液进行相应的控制。从浓度方面来看，

氧化铝无法顺利实现在线测试，但是由于氧化铝与槽电阻之间存在不对称的U型

联系，因而可以对下料周期的交替速率进行调整，这样能够帮助氧化铝得到进一

步改变。

铝电解槽具有诸多特性，如多变量、多时变、滞后性等。在对铝电解过程展

开控制时，需要明确极距。智能化操控系统应用于铝电解生产中，不仅能够为实

际生产工作提供有效的控制效果，同时对于经济技术指标的改善也有积极意义。

4智能化操控方法研究

智能化操控系统通过综合运用电解铝槽，进而在此基础上形成新型铝电解槽

模糊专家。该操控系统能够实现对子系统、神经网络槽况等的实时控制，同时还

能起到协调的作用，使各系统形成相对统一又不失独立性的联系，为实现最终目

标提供了重要推动力。

4.1槽况诊断专家子系统

由系统分析而得出的各类信息具有如下特点：（1）从种类上来看，类型繁多；（2）从精确性上分析仍存在明显缺陷；（3）从信息覆盖程度来看，尚不全面。

基于上述特点分析，系统获取信息技术仍然存在很大的进步空间。为了利用有限

的规则对隐藏的、可能出现的问题进行全面描述，我们可以借助现有途径，依靠

神经网络技术构建专家子系统的知识库，这样一来，神经网络在知识呈现、学习、处理等方面的效率都会得到有效提升。

4.2实时操控子系统

该系统主要结合了专家系统技术以及模糊控制技术，在两种技术的支持下进

行综合开发。在电解槽中推理机可以根据槽况的变化情况等对输入模糊变量所对

应的精确值的论域和输出模糊变量所对应的精确值论域进行修改。这种做法可以

让在线自动调整模糊专家控制器有效的达到其工作点和动、静品质的目的。

4.3在线仿真子系统

在线仿真子系统主要借助了物理场计算机仿真原理，在理论的支持下实现所

有能收集和量化来的物理场变化。在线仿真子系统借助动态仿真数学模型与物理