浅论化工过程动态优化问题的研究

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1、内蒙古工业大学硕士学位论文化工过程动态优化问题的研究姓名：蒲忠昊申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：王林20060601第一章绪论摘要动态过程优化问题在化工过程优化中广泛存在是化工流程工业发展的必然趋势针对目前国内外的研究现状本文重点研究了化工过程中的动态优化问题在优化算法上本文针对模拟退火算法进行了深入研究并基于Corana自适应邻域模拟退火算法提出了一种改进的邻域调整方案新算法可以避免在求解全局最优问题时过早落入局部极小值情况的发生本文在相同参数计算实例下比较了基本模拟退火算法Corana邻

2、域自适应法和改进算法的寻优效果结果表明改进后的算法在计算时效和精度方面都较前面两种方法有显著提高由于化工动态过程具有非线性非稳态的特点其优化问题实际上就是微分代数混合优化问题解析法一般无法解决这类问题目前一般采用数值方法进行处理即将问题转化为一般的离散系统优化问题有限元正交配置法具有高精度高效率的优点因此本文选用该方法对动态优化问题中的微分约束进行数值离散可行路径法将优化问题的决策变量和状态变量分别处理提供了一系列的优化子问题降低了计算量提高了求解效率目前在大规模微分—代数混合优化问题中得到了广泛应用本文采用基

3、于模拟退火算法的可行路径法处理化工过程中不同类型的动态优化问题管式反应器沿反应管轴线存在着温度分布本文通过计算给出了使反应器出口处产物浓度达到最大时的最优温度分布此外本文还通过优化冷剂流量解决了连续搅拌反应釜两稳态间的最优过渡问题由于间歇精馏过程的动态优化问题难度较大因此本文给出了较大篇幅的介绍从机理模型进行分析到给出优化命题并且应用前文提出的优化策略求得了满足最大效益的最优回流比控制策略取得了比较令人满意的结果关键词化工过程有限元正交配置动态优化模拟退火算法微分-代数混合优化第一章绪论AbstractOpti

4、mizationtechnologyiswidelyappliedtoproductionprocess.Itbecomesthefocusofvariousindustries.Dynamicoptimizationtechnologyofchemicalprocessisveryimportantforoperationprocessdesign,productioncapability,pricepredominance,especiallyforincreasinglyimportanteconomiz

5、ingenergysourcesandreducingconsume.Thedynamicoptimizationproblemsofchemicalprocessaremainlyresearchedinthisthesisaimedatthecurrentstatusquo.Foroptimizationalgorithm,deeplyresearchandframeworkanalysisaboutsimulatedannealingalgorithmareinthisthesis.TheCorana’s

6、methodwhichcontrolstheneighborhoodrangeisveryusefulsincethemethodcouldautomaticallydeterminestheneighborhoodrange,buttheperformanceofthemethodintermsofthesearchabilityisnotgoodformultivariableoptimizationproblems.Italwaysfallsthelocaloptimum.Theperformanceof

7、Corana’smethodisinvestigatedinthispaper,andthereasonwhycouldn’tfindtheoptimumisanalyzedalso.Thenadvanceanewschemeforadjustingtheneighborhoodrangeincontinuousoptimizationproblemstoobtaingoodsolutionsinshorterannealingsteps.Thesimulatedannealingalgorithm,Coran

8、a’smethodandimprovedalgorithmarecomparedbysomeexampleswiththesameparameters.Theresultsareshowedthattheimprovedmethodhashigherprecisionandefficiencyformultivariableoptimizationproblemsthanforegoi