摘 要

铝电解槽生产过程是铝工业生产中的核心环节，在电解槽生产过程中，因为各个电解槽的情况各不相同，其生产出的铝液中其他化学成分也不尽相同。这些铝液中的杂质含量会导致最终配铝出的成分是否满足工业的要求。而配铝则是通过出铝天车将不同情况的电解槽中的铝液进行配比，使其混合铝液中的化验成分达到一定的工业要求。

本文通过遗传算法的运用，将出铝排包问题进行数学建模，并对出铝排包的约束因素进行分析，配铝过程要考虑到配铝后铝液中工业化验成分的要求，同时要兼顾天车轨迹路径和能源耗比，即使天车尽可能的在临近的电解槽中进行配铝，天车通过不同电解槽的每个抬包取铝的能耗最小。问题得到分析后求得目标函数，并通过遗传算法编码、种群初始化、确定适应度函数和算法参考值最终得出合理的出包顺序。

关键词：遗传算法 铝电解 出铝排包 约束优化

Abstract

Aluminum electrolytic cell production process is the core of aluminum production, in the electrolyzer production process, because the situation of the various electrolyzers vary, the production of aluminum in the other chemical composition is not the same. The impurity content in these aluminum liquids can cause the final aluminum content to meet the industrial requirements. And aluminum is through the aluminum crane will be different circumstances of the electrolytic cell in the aluminum liquid ratio, so that the mixture of aluminum in the laboratory components to achieve a certain industrial requirements.

In this paper, the application of genetic algorithm, the aluminum row of the problem of mathematical modeling, and out of the constraints of aluminum package analysis, with aluminum process to take into account the aluminum after the aluminum liquid industrial test components requirements, Taking into account the trajectory path and energy consumption ratio of the crane, even if the crane as much as possible in the adjacent electrolytic tank with aluminum, crane through the different electrolytic cells of each package to take the minimum energy consumption of aluminum. After the problem is analyzed, the objective function is obtained, and the reasonable order is obtained by genetic algorithm coding, population initialization, determination of fitness function and algorithm reference value.

Key words: genetic algorithm, aluminum electrolysis, aluminum row bag, constrained optimization

目录

第一章 绪论 1

1.1设计的背景和意义 1

1.2设计研究现状及发展趋势 1

1.3本文所做的工作有： 2

第二章 出铝排包问题的分析和建模 4

2.1 铝电解工艺过程概述 4

2.2出铝排包问题的概述 5

2.3出铝排包的因素 6

2.4出铝排包的约束条件 7

2.5出铝排包的求解目标 7

2.6配铝工艺的规划和数学建模 7

2.6.1参数设定 7

2.6.2目标函数 8

第三章 遗传算法的概述 10

3.1遗传算法的简述 10

3.1.1遗传算法的发展历史 10

3.1.2遗传算法的基本思想 11

3.1.3遗传算法的特点 11

3.1.4完整遗传算法运算流程 12

3.1.5遗传算法的改进 13

第四章 基于遗传算法出铝排包系统设计 15

4.1基因编码及生成初始种群 15

4.2交叉和变异算子 16

4.3算法的终止条件 17

4.4算例分析 17

第五章 结论 22

参考文献 23

第一章 绪论

1.1设计的背景和意义

我国虽然已经属于铝电解大国中的一员，但离成为铝电解强国还有着一定的距离，在我国加入世贸组织之后，经济和信息全球化飞速发展，我国的铝电解工业也借次机会迎来了新的机遇与挑战，我国铝电解工业还有着很大的发展空间，有着无限的发展潜能。

生产调度系统是铝电解生产，经营、管理的一个综合系统，它能通过原料供应、电解生产、碳素生产、动力供电等多个方面全面反应出企业的生产过程的电解槽运行情况，并且是即时性的。同时生产调度系统必须及时地获取调度信息、电解生产信息等，与铝电解技术指标、生产工艺标准等综合考量，发现问题后及时调整现有存在问题的生产流程，提出有效解决措施加以实施，保证生产计划能在规定的时间内完成。按计划做好生产平衡，原材料平衡，组织企业的生产合理有效的进行，并且时刻掌握设备的运行状态以保证设备能在所规定的技术条件下生产出合格的产品。同时定期检查总结上阶段工艺生产条件的实行情况，对过程中发生的问题积极寻求解决方法并及时改进，负责做好各种生产数据统计，及时编制生产调度日报，及时向上级机关汇报；负责分公司在产品管理；负责日常生产技术管理。我国虽然提出了通过信息化来带动工业化，达成社会生产力的跨越式发展战略，但目前国内大多数的铝电解企业仍然采用人工计算分析的方法决策出铝排包的顺序，这就使铝生产过程中成本增加，而且效率低下，信息化和智能化的程度较低。实现铝电解槽智能的出铝排包，会为我国电解铝工业开创崭新的时代。

本课题即为铝电解槽出铝时应用遗传算法来实现电解槽出铝的智能排包，具有一定的社会使用价值。