无机化学文献综述

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1、无机化学生产方法文献综述（中国地质大学（武汉）机电学院，430074）1引言当前随着我国加入WTO，各行各业都面临着巨大的冲击。化学工业作为一个比较传统的基础行业在国民经济中占据重要的地位。为了提高竞争能力，增加经济效益，目前国内外正在进行节能、降低污染以及生产装置的改造和控制系统的更新。基于互联网的电子商务、ERP(EnterPriseResourcesPlan)给企业的销售采购管理提供了时空上的便利，以模型为基础的多变量模型预测控制和在线实时优化成为销售、管理和控制一体化的关键技术，计算机集成过程系统ClpS(ComputerI

2、ntegratedProeessSystem)在连续过程中正在大面积的普及。随着人们对产品种类的日益需求的增加，化学工业日益从大规模化生产逐渐地转向小规模的具有弹性的生产，从连续操作型转向灵活的间歇操作型，从定态操作变为非定态操作(袁渭康，1998;王永胜，2000)[1]。据英国ICI公司的统计(许锡恩，1991)[2]，间歇操作方式生产的化学品所得利润，在1977年为全公司利润总额的18%，到1983年达到30%，在1987年更上升到48%。相对较低的设备投资和灵活的生产使得间歇过程受到国际大公司的重视。但是与连续过程相比，间歇

3、过程的研究很不充分，部分原因在于间歇过程具有多路径性和很大的动态特性即非线性，使得设计和操作变得非常复杂。这里顺便指出连续过程从开车到正常运行和停车在这三个状态上本质上就是一个间歇过程的扩大。在这方面进行研究目前正以较快的速度进行，从文献数量的变化可以看出:1983年确认有关间歇过程的研究论文不到10篇，1989年就超过50篇，1997年PSE国际会议的收录的间歇过程的文章为30篇。目前我国在间歇过程的研究方面比国外要落后，而且不够深入系统。天津大学许锡恩、袁希钢[2]等教授在间歇排产调度方面(王举，2000)[16]进行了深入的研

4、究，他们将调度问题归结为一类混合整数非线性规划问题，通过智能算法求解。在关于间歇过程建模与优化控制方面还鲜有报道。2国内外研究历程2.1国外现状就建模方面而言JosePhetal.(1993)[4]用人工神经网络来建立产品质量与输入及操作条件之间的关联，以此模型作为预测控制器设计的基础，对某一间歇例子进行了控制。Yenetal.(1996)利用数学模型的先验信息和实验数据构造了人工神经网络，该模型能够在在线应用中快速产生，并用于产品质量的控制。Galvanetal.(1998)利用回归神经网络具有快速学习的能力，作为模型预测控制器的

5、逆模，以较小的计算量对间歇反应器实施控制。Fossetal.(1995)的做法是将过程的操作分成若干个区域，在每个区域上利用辨识获得局部模型，并通过插值将各个局部模型构成全局模型用以控制。Krishnanetal.(1998)、Sekietal.(2001)[7]在间歇反应器模型已知的情况下，为了减少计算上的复杂程度将非线性模型直接线性化得到若干模型用以构造预测控制器。Banerjee’etal.(1997)[9]提出采用线性参数变化(LinearparameterVarying，LpV)模型来逼近非线性模型的思想，在此基础上Lak

6、shmanan和Arkun(1999)针对间歇过程的特点，在获得所有局部模型及其有效性评价函数后通过插值来获得逼近非线性模型的时变全局模型，插值函数和状态通过迭代的Bayesian估计得到，并以此模型进行估计和控制。关于控制和状态估计方面，Jingetal.(1999)[12]针对间歇结晶过程，研究了三类基于模型的控制策略:全局线性化控制(GloballyLinearizingControl)，一般模型控制(GenericModelControl)，基于多模型的模型预测控制，分别应用于间歇结晶过程温度的跟踪问题，仿真结果显示三种控制

7、策略的轨迹跟踪能力、排除干扰能力和对建模误差的鲁棒性要明显优于传统的Pl控制器。另外由于基于模型的预测控制能够处理多输入多输出问题和约束问题，这些优势使得基于模型的预测控制在间歇过程中的应用成为必然。由于过程存在不可测量的干扰，通常要对状态进行估计。扩展的卡尔曼滤波器是最常使用的方法之一。Appelhaus和Engell(1996)[14]在一个间歇聚合系统的基础上比较了固定增益观测器、增益调度观测器和扩展的卡尔曼滤波器三者的性能。Gattu和Zafiriou(1994)[11]在系统状态中扩展了随机状态用以描述建模误差和干扰。然而

8、，扩展的卡尔曼滤波器的收敛性在大多数情况下比较慢。为T提高收敛速度，Kozub和MaeGregor(1992)采用T迭代性扩展的卡尔曼滤波器框架用以更新初始状态估计。在RuSSelletal.(1996)的文章中，将扩展的平滑滤波器加