скачать PDF

Аннотация

В статье представлена модификация классического генетического алгоритма и показано его применение для решения задачи многокритериальной оптимизации структуры шихтовых материалов для дуговой сталеплавильной печи. Целью исследования является определение эффективных алгоритмов для решения оптимизационной задачи о структуре шихтовых материалов для дуговой сталеплавильной печи. Целевыми функциями в рассматриваемой многокритериальной оптимизационной задаче являются содержания остаточных элементов в стали, таких как хром, никель и медь. Искомая величина – кортеж, определяющий долевое участие составляющих шихты дуговой сталеплавильной печи. При проведении исследований стояли следующие цели: постановка многокритериальной оптимизационной задачи, которая для решения с помощью модифицированного генетического алгоритма приводится к однокритериальному виду с использованием метода свертки критериев с заданными весовыми коэффициентами; модификация классического генетического алгоритма на основе ввода этапа улучшения особи; выбор фитнесс-функции для ведения поиска решений в недопустимых областях; определение порядка перехода от модифицированного генетического алгоритма к классическому. При проведении исследований использованы: метод свертки критериев для преобразования многокритериальной задачи оптимизации к однокритериальному виду, классический и модифицированный генетические алгоритмы, метод штрафных функций. Предлагаемая модификация классического генетического алгоритма позволила добиться устойчивого процесса сходимости на первых этапах вычислительного процесса. Композиционное сочетание классического и модифицированного генетического алгоритма позволяет достичь решения оптимизационной задачи о структуре шихтовых материалов дуговой сталеплавильной печи с заданной точностью не более чем за 30 итераций.

Ключевые слова

Генетический алгоритм, улучшение особи, структура шихтовых материалов, дуговая сталеплавильная печь, оптимизационная задача.

Торчинский Вадим Ефимович – доц., каф. вычислительной техники и программирования, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра..

Сибилева Наталья Сергеевна – аспирант, каф. вычислительной техники и программирования, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7242-2622.

Логунова Оксана Сергеевна – д-р техн. наук, проф., зав. каф. вычислительной техники и программирования, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7006-8639.

1. Логунова О.С. Технология исследования информационных потоков на металлургическом предприятии // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2008. № 3. С. 32-36.

2. Honjo N, Tsuno M, Shinkai M. Steelmaking. Development of an Optimized Burner Technology in Arc Furnace. 1999. 70(2). P.163-171. https://doi.org/10.4262/denkiseiko.70.163.

3. Injection burner for auxiliary heating of scrap charge in electric-arc furnace for steelmaking. https://docslide.com.br/do cuments/9803257-injection-burner-for-auxiliary-heating-of-scrap-charge-in-electric-arc.html. Доступ 05.02.2018.

4. Kornilov G.P., Nikolaev A.A., Anokhin V.V. Power Increase of Steelmaking Electric Arc Furnace // Metallurgist. 2016. №60. P. 780-785. https://doi.org/10.1007/s11015-016-0367-7.

5. Nikolaev A.A., Kornilov G.P., Anufriev A.V., Pekhterev S.V., Povelitsa E.V. Electrical optimization of superpowerful arc furnaces // Steel in Translation. 2014. №44(4).P. 289-297.

6. Shevtsov A.Z., Yugov P.I., Okorokov G.N. et al. Efficiency of a combination «DC-ARC furnace-converter» steelmaking module // Metallurgist. 1998. №42. Issue 12. P. 477-479. https://doi.org/10.1007/BF02511768

7. Опыт выплавки стали в сверхмощной дуговой печи с повышенным расходом твердого чугуна / Бигеев В.А., Валиахметов А.Х., Бурак Йе, Федянин А.Н. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. №1. С. 15-18.

8. Logunova O.S., Filippov E.G., Pavlov I.V., Pavlov V.V. Multicriterial optimization of the batch composition for steel-smelting arc furnaces // Steel in Translation. 2013. №43(1): P. 34-38. Doi: 10.3103/S0967091213010051.

9. Logunova O.S., Sibileva N.S. Intelligent Support System of Steel Technical Preparation in an Arc Furnace: Functional Scheme of Interactive Builder of the Multi Objective Optimization Problem // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. № 287. DOI: 10.1088/1757-899X/287/1/012009.

10. Математическое моделирование макроскопических параметров затвердевания непрерывных слитков / Логунова О.С., Девятов Д.Х., Ячиков И.М., Кирпичев А.А. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 1997. № 2. С. 49-51.

11. Колокольцев В.М., Синицкий Е.В., Савинов А.С. Моделирование температурных полей при получении отливок // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2015. № 3 (51). С. 39-43.

12. Константинов Д.В., Корчунов А.Г. Мультимасштабное компьютерное моделирование процессов обработки металлов давлением // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2015. № 1 (49). С. 36-43.

13. Потенциодинамическое исследование сплава Al+6%Li с иттрием в среде электролита NACL / Назаров Ш.А., Ганиев И.Н., Норова М.Т., Ганиева Н.И., Каллиари И. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2016. Т. 14. № 2. С. 95-100.

14. Fogel L.J., Owens A.J., Walsh M.J. Artificial Intelligence throw Simulated Evolution. New York: John Wiley & Sons. INc, 1966.

15. Rechenberg I. Evolutionstrategie: Optimierung technisher Systems nach Prinzipien der biologischen Evolution. Stuttgart:Fromman-Holzboog, 1973.

16. Koza J.R. Genetic Programming. Cambridge: MA:MIT Press, 1992.

17. Ивахненко А.Г. Самообучающиеся системы распознавания и автоматического управления. Киев: Техника, 1969.

18. Букатова И.Л.Эволюционное моделирование и его приложения. М.: Наука, 1979.

19. Banzhaf W., Brameier M. A comparison of linear genetic programming and neural networks in medical data mining// IEEE Transactions on Evolutionary Computation. 2001. №5. Pp. 17–26.

20. Влияние фракционного состава металлолома на показатели работы дуговой сталеплавильной печи / Павлов В.В., Ивин Ю.А., Пехтерев С.В., Мацко И.И., Логунова О.С. // Электрометаллургия. 2011. № 11. С. 2–6.