随着科技进步,钢铁企业的市场竞争日趋加剧,同时国家对于钢铁企业节能降耗的要求也在不断提高,使得钢铁企业在生产过程操作优化上有了更为迫切的需求。操作优化介于流程工业综合自动化系统的生产调度层和过程控制层之间,它通过优化算法合理确定生产工艺控制参数的最佳值,为过程控制层提供目标设定值,从而实现生产过程的稳定运行、提高设备的效率、提高产品的质量、降低能源消耗和生产成本。由于生产过程操作优化的水平直接决定了钢铁企业的产品质量和能源消耗,使得生产过程操作优化问题已经成为过程控制领域的热点研究方向,对钢铁企业具有十分重要的意义。本文以某大型钢铁企业的冷轧连续退火机组为背景,以带钢产品质量、机组能源消耗和机组产能为优化目标,重点研究冷轧连续退火生产过程的多目标操作优化方法和系统开发。具体研究内容如下:(1)基于机理分析和数据驱动的角度分析了冷轧连续退火生产过程,提取了影响冷轧带钢产品质量的主要因素,针对连退生产过程带钢产品质量控制、机组能源消耗、机组产能之间往往存在相互制约、相互矛盾的关系,以最小化带钢硬度偏差、最小化机组能源消耗、最大化机组产能、最小化带钢板温退火曲线偏差为目标,建立连退生产过程多目标操作优化模型。(2)针对多目标优化问题,设计了一种混合多目标自适应遗传算法。在算法中采用多交叉算子自适应选择策略,增强算法的鲁棒性和搜索的多样性;引入粒子群算法个体最好解和全局最好解的新解更新机制,提高算法搜索的收敛性。基于标准测试函数的测试,从理论角度验证了所提算法的有效性。(3)针对所建立的连退生产过程多目标操作优化模型,使用所提出的多目标优化算法对其进行优化求解,从实际生产角度验证了算法的有效性。(4)基于所建立的模型和算法,并结合实际生产项目需求,开发了冷轧连续退火生产过程操作优化软件系统。