基于神经网络的复杂工业过程混合智能建模研究

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1、中国科学技术大学博士学位论文基于神经网络的复杂工业过程混合智能建模研究姓名：王雷申请学位级别：博士专业：模式识别与智能系统指导教师：陈宗海20031101中国科学技术火学博士学位论文第～，针对复杂过程对象大范围动态建模中遇到的困难，提出了基于过程机理知识与智能建模技术的混合智能模型框架。在该框架下不仅可以有效地解决纯机理模型精度低与辨识模型外推性能差的问题，而且由于采用了神经网络技术，使模型形式更简单，适应性更强，可以在大范围内准确描述非线性多变量强耦合过程对象的动态特性。更重要的是，这种模块化的模型结构形

2、式具有很好的开放性，为进一步的理论研究与工程应用打下坚实基础。第二，以混合模型框架为基础，提出了完整的混合智能建模策略。其中，根据工况识别的结果确定模型行为的思想非常新颖，而利用神经网络进行工况识别则是对过程诊断技术的一种拓展。论文中还给出了具体的工况识别策略与不同工况下的模型调整原则。第三，根据混合模型的结构特征，提出了一种新的模型参数在线辨识递推算法。该算法融合了变尺度法与混沌优化算法的思想，不仅收敛速度快而且具有全局收敛的特性，使模型在线运行时具有很强的适应性。第四，开发了可视化的通用过程建模与控制实

3、验平台。该平台不仅能用于复杂过程混合智能建模的研究，也可作为进一步的控制与优化实验平台。由于过程工业在国民经济中的重要地位，与其相关的研究工作不仅能够带来巨大的经济效益，同时也有良好的社会效益。复杂过程系统的建模研究是过程控制与优化的基础，我们的研究成果将为解决这一问题提供一种新的思路，在理论上和工程实践中都具有重要的意义。关键词：过程建模，复杂系统，神经网络，机理模型，混合模型，精馏过程II一生旦型兰些查叁兰堡!兰些堕兰AbstractMorestringentenvironmentalregulatio

4、nsandeconomiccompetitionhaveforcedthechemicalindustrytouseadvancedprocesscontroltechniquestoallowoperationinregionswithsignificantinstabilitiesandnonlinearities．ControlstrategiesbasedonprocessmodelcallbeusedtOsolvetheseproblems．Successofthesealgorithms，suc

5、hasMPC，dependsagreatdealonthemodelusedtorepresenttheprocess．Nevertheless，modelingofcomplexprocesssystembecamemoredifficultduetoitstime·variant，nonlinearity,uncertaintyandstrongcouplingcharacteristics．Inrecentyears，advancementofneuralnetwork(NN)techniquesgi

6、vesanimpulsetodevelopmentofnonlinearmodeling．Combinationofprocessknowledgewithintelligentmodelingtechnologiestomodelcomplexsystemshasbeenafocusinthedomainofprocessengineering．BasedonNNtechnology,integrationofprocessknowledgewithintelligentmodelingtechnolog

7、ywasstudiedinthisdissertationatlevelsoftheory,methodandapplication．Atfirst．historyofprocesscontrolandmodelingwasreviewedinthispaper．Then，familiarstructuresandalgorithmsofNNwerelisted，aswellasapplicationsofNNinprocesscontrol，processdiagnosisandprocessmodeli

8、ngwereoverviewed．Insuccession，accumulationofourteaminfieldofprocessmodelinginalongtermwassummedup，intheotherhand，sometheoreticandappliedresearchresultsconcerningprocesshybridmodelingindomesticandoverseaswerer