煤粉旋转给料机性能评价的优化模糊概率算法_常欣琦.pdf

第 27 卷第 6 期2022 年 12 月哈 尔 滨 理 工 大 学 学 报JOUNAL OF HABIN UNIVESITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGYVol.27No.6Dec.2022煤粉旋转给料机性能评价的优化模糊概率算法常欣琦1，赵辉1，张元2，武杨1(1 哈尔滨理工大学 理学院，哈尔滨 150080;2 哈尔滨理工大学 机械动力工程学院，哈尔滨 150080)摘要:提出一种全新的-模 糊似积算子及其模糊概率积分并将其应用于煤粉旋转给料机性能状态的评价问题上;基于在机械实验室对相关数据的收集，评价过程中采用 AHP 改进熵权法确定各指标权重，克服了传统熵权法的缺点;通过上述方法计算出的模糊概率值结合最大概率原则对煤粉旋转给料机的性能状态进行评估，最后与模糊综合评价法所得结果进行对比，对比结果为利用-模糊似积概率积分法的评价结果更加精准，可以将各给料机进行排序，克服了传统模糊综合评价结果仅能判断装置性能状态优良差的缺点。关键词:煤粉旋转给料机;-模糊似积算子;-模糊似积概率积分;AHP 改进熵权法;综合评判DOI:10 15938/j jhust 2022 06 018中图分类号:O29;TH122文献标志码:A文章编号:10072683(2022)06014309Optimized Fuzzy Probability Algorithm for Performance Evaluation ofPulverized Coal otary FeederCHANG Xin-qi1，ZHAO Hui1，ZHANG Yuan2，WU Yang1(1 School of Sciences，Harbin University of Science and Technology，Harbin 150080，China;2 School of Mechanical and Power Engineering，Harbin University of Science and Technology，Harbin 150080，China)Abstract:A new-fuzzy quasi product operator and its fuzzy probability integral are proposed and applied tothe evaluation of performance state of pulverized coal rotary feeder Based on the collection of relevant data in themechanical laboratory，the AHP-improved entropy weight method is used to determine the weight of each index inthe evaluation process，which overcomes the shortcomings of the traditional entropy weight method The fuzzyprobability value calculated by the above method combined with the maximum probability principle is used toevaluate the performance state of the pulverized coal rotary feeder Finally，the results are compared with thoseobtained by the fuzzy comprehensive evaluation method The comparison results show that the evaluation results ofthe-fuzzy quasi probability integral method are more accurate，and the feeders can be sorted，which overcomesthe shortcomings of the traditional fuzzy comprehensive evaluation results that can only judge the excellent and poorperformance of the deviceKeywords:coal powder rotary feeder;-fuzzy quasi product operator;-fuzzy quasi probability integral;AHP-improved entropy weight method;comprehensive evaluation收稿日期:2021 07 30基金项目:四川省科技计划项目(2016JZ0014-1);黑龙江省自然科学基金(A201214)作者简介:赵辉(1963)，男，教授，硕士研究生导师;张元(1966)，男，教授，博士研究生导师通信作者:常欣琦(1996)，女，硕士研究生，E-mail:823428120 qq com0引言给料机的作用在于把块状、颗粒状物料从贮料仓或其它贮料设备中均匀或定量的供给到受料设备中，是实现自动化的必备设备。20 世纪 30 年代开始出现电磁振动给料机并于 80 年代高速发展1，1989 年，赵国彦等2 对旋转给料机进行了进一步研究;2000 年，HANES D M 等3 分析了玻璃球在振动给料机斜 槽 内 的 运 动 情 况 进 行 分 析;2002 年，CLEAY P W 等4 基于 DEM 方法对不同物料流动性进行仿真分析，分析结果表明形状不规则的物料流动性最差，球状颗粒物料流动性最好;2003 年，GUNDOGDU M Y5 通过给料机存在的问题对其常规设计进行新的修改;2010 年，李振亮等6 研究了定量螺旋输送物料装置的结构设计;2013 年，阮文苏7 采用仿真技术对双质体振动给料机进行研究与设计;2014 年，田晓超等8 讨论了一种带有磁弹簧的压电振动给料机，通过与传统的振动给料机的比较，这种新型给料机具有更稳定的共振频率和给料速度;2019 年，谭建梅9 针对传统给料机存在的缺点介绍了一种基于四个出口的给料机喷吹结构;2020 年，吴蛟10 为解决目前振动给料机存在问题寻求优化方案;1974 年，SUGENO11 在他的博士论文中第一次提出模糊测度与模糊积分的概念;1997年，陈庆秋等12 首先分析了影响城市土地资源品质的主要影响因素再利用模糊积分评判法对城市土地资源品质进行评判;1999 年，刘明华等13 验证了运用模糊积分评判法对大气环境质量进行评判的可行性和优越性;2002 年，HABIL E D 等14 通过研究经典概率理论形成了模糊概率理论且给出了模糊概率的定义;2004 年，哈明虎等15 分析了物流系统工程中的影响指标因素可能是相互关联的并采用模糊积分评价方法对该系统进行评判，评判结果证明了这个方法的有效性;2010 年，张春月16 首先不改变模糊积分公式中的被积函数且证明在一般的模糊测度空间上(Y)模糊积分仍然成立，给出了相应的定义及其定理，以及该积分在模糊综合评判中的应用;2019 年，刘娜17 首先设计了一个全新的拟积算子，并将该算子应用到模糊概率积分中，利用新定义的模糊概率积分对电池的健康度进行评价;2007 年，周惠成等18 针对传统熵权公式的进行改进并将改进熵权法应用到水库防洪调度问题上;2013 年，欧阳森等19 克服了传统熵权公式的缺点，并将其应用于电能质量评估新方法;2021 年，杨林川等20 应用熵权公式确定权重的综合评判法评判老年人对于交通的满意程度。煤粉旋转给料机性能状态的评价问题作为一个全新的研究领域，参考上述文献多次在实例中应用模糊积分评价法，但上述方法还不够完善计算过程中会导致信息遗失。因此为了对煤粉旋转给料机的性能状态进行更加精准的评价，本文设计了一种-模糊似积算子及-模糊似积概率积分并利用其计算模糊概率值;为了克服传统熵权法存在的缺点，评价过程中采用 AHP 改进熵权法计算各指标的熵权值;上述模糊概率值计算过程简便，与传统模糊综合评价法的结果相比更加精确;进而对煤粉旋转给料机的评价问题的研究更具有科学性价值，同时该方法也可以灵活应用在其它技术领域。1-模糊似积概率积分检测煤粉旋转给料机性能状态的基本原理由于模糊和概率都具有不确定性，且彼此之间相互关联，从而二者组成了模糊概率。为了克服在实际问题中应用传统模糊综合评价结果的模糊性和局限性，由此设计了一种算子即:-模糊似积算子，并将该算子定义积分且应用到模糊概率值的计算中，具体如下:1 1设计-模糊似积算子定义 1设映射 T:0，1 0，1 0，1，a，b 0，1，0，+)，构造一种-模糊似积算子为:a b=aba+b+(1 a)(1 b)ab。注:需证明ab=aba+b+(1 a)(1 b)ab 0，1。证明:先证ab=aba+b+(1 a)(1 b)ab0，由于 a，b 0，1，0，+)，则 ab 0，a+b ab，即 a+b+(1 a)(1 b)ab 0，显然有a b=aba+b+(1 a)(1 b)ab0;下面证a b=aba+b+(1 a)(1 b)ab1，441哈尔滨理工大学学报第 27 卷由均值不等式可得 2ab a2+b2 a+b a+b+(1 a)(1 b)，即 ab a+b+(1 a)(1 b)ab，显然有ab=aba+b+(1 a)(1 b)ab1;则 a b=aba+b+(1 a)(1 b)ab 0，1。定理1算子 为 0，1上的 T-模，a，b，c，d 0，1，构造的-模糊似积算子须满足 T-模的4 个条件:1)交换律:T(a，b)=T(b，a);2)结合律:T(T(a，b)，c)=T(a，T(b，c);3)单调性:若 a c，b d，则 T(a，b)T(c，d);4)边界条件:T(a，1)=a。证明:1)a，b 0，1，有a b=aba+b+(1 a)(1 b)ab=ba;2)(a b)c=(a b)c(a b)+c+(1 a b)(1 c)=abc/(ab+ac+bc)+(a+b)(1 c)+c+(1 c)(1 a)(1 b)2ab=a(b c);3)a，b，c，d 0，1，0，+)，a c，bd有abcd，(1 a)(1 b)(1 c)(1 d)。只需证 c d a b 0。cdc+d+(1 c)(1 d)cdaba+b+(1 a)(1 b)ab=cda+b+(1 a)(1 b)abc+d+(1 c)(1 d)cd a+b+(1 a)(1 b)ababc+d+(1 c)(1 d)cdc+d+(1 c)(1 d)cd a+b+(1 a)(1 b)ab=可轻易证得 c+d+(1 c)(1 d)cd a+b+(1 a)(1 b)ab 0下面证cd a+b+(1 a)(1 b)ab ab c+d+(1 c)(1 d)cd=ac(d b)+bd(c a)+(1 a)(1 b)cd ab(1 c)(1 d)0即 c d a b。4)a 0，1，a 1=a1=a。因此 满足 T-模条件，即构造的-模糊似积算 子:a b=aba+b+(1 a)(1 b)ab成立。1 2定义-模糊似积概率积分定义 2(X，F，)是模糊概率空间，f:X 0，1是非负可测函数，A F，其中 是模糊概率测度，为-模糊似积算子，f在A上关于的-模糊似积概率积分Afd 定义为Afd=sup 0，1 (A N(f)。其中 N(f)=x|f(x)，x X(0，1)，当积分存在时，称 f 在 A 上可积，式中 sup 为上确界。基于新设计的-模糊似积概率积分设计一种模糊概率的新算法计算出各指标因素的模糊概率值，那么下面将各项性能指标数据统一量化，根据