基于灵敏度分析与增强捕食-食饵优化的重介质选煤过程动态模型

王光辉，彭 勇，代 伟，董 良，马小平

(1.中国矿业大学 化工学院，江苏 徐州 221116; 2.中国矿业大学 地下空间智能控制教育部工程研究中心，江苏 徐州 221116; 3.中国矿业大学 信息与控制工程学院，江苏 徐州 221116)

重介质选煤是常用的煤炭洗选工艺之一，其是将密度介于精煤和矸石之间的重介质悬浮液和原煤混合后送入重介质旋流器，在离心力和重力的作用下实现精煤和矸石的分离。重介质旋流器因分选精度高、分选密度调节范围宽、适应能力强等特点，在选煤工艺中广泛使用[1-2]。

先进控制是提升重介质选煤效率和稳定性的重要手段之一，其实现往往需要依托过程动态数学模型，因此重介质选煤过程模型的研究一直是矿物分选领域的重要研究内容之一。现有的研究成果主要研究集中在静态模型、流体力学模型、数据驱动模型、质量守恒模型等。如文献[3]通过多项方程式拟合实验数据法的方法，建立了一种将配分因子作为相对密度和矿石粒度函数的重介质选煤静态模型。文献[4]采用同样的建模与策略构建了一种能够表示分选效率的静态模型。然而静态模型仅能用于工艺设计与优化，难以基于此设计闭环控制控制系统。文献[5]通过使用Fluent等软件求解Navier-Stokes方程建立了重介质旋流器的计算机流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模型。文献[6-8]将CFD法与离散元法相结合，建立了煤粒在重介质旋流器中的动态模型，但CFD模型过于复杂而难以用于控制器设计[9]。当前，数据驱动建模方法由于较少依赖先验知识，难以机理建模或缺乏机理知识的复杂工业过程中被广泛使用。……