基于條件建模的聚合反應(yīng)過程動態(tài)優(yōu)化研究.pdf

1、聚合物是由一種或幾種結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵連接起來的分子量很高的化合物。典型的自由基聚合反應(yīng)在整個轉(zhuǎn)化率范圍內(nèi)存在凝膠效應(yīng)、玻璃化效應(yīng)和籠蔽效應(yīng)等復(fù)雜現(xiàn)象，嚴(yán)重影響反應(yīng)介質(zhì)各種關(guān)鍵物理量（如粘度、擴(kuò)散系數(shù)、反應(yīng)動力學(xué)系數(shù)），使聚合反應(yīng)模型中包含大量由反應(yīng)效應(yīng)引發(fā)的條件建模?；跅l件建模的微分代數(shù)方程(DAE)在梯度上的非連續(xù)性給動態(tài)優(yōu)化求解帶來了很大的挑戰(zhàn)。因此如何解決基于條件建模的動態(tài)優(yōu)化問題，對聚合反應(yīng)和動態(tài)優(yōu)化研究具有非常重要的意義。

2、
　　 本文在分析自由基聚合反應(yīng)條件建模性質(zhì)的基礎(chǔ)上，分別提出了基于靈敏度分析算法和模型平滑化方法的序貫動態(tài)優(yōu)化求解策略，以及基于DAE模型離散化和互補(bǔ)約束算法的聯(lián)立動態(tài)優(yōu)化求解策略，并通過自由基聚合反應(yīng)動態(tài)優(yōu)化命題的求解，驗證方法可行性。
　　 本文主要成果包含以下三個方面的內(nèi)容:
　　 1.深入研究了自由基聚合反應(yīng)機(jī)理模型，分析了由反應(yīng)效應(yīng)引發(fā)的條件建模性質(zhì)，總結(jié)了傳統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化方法在求解基于條件建模的動態(tài)優(yōu)化

3、命題時遇到的困難，為后續(xù)尋求解決方案奠定基礎(chǔ)。
　　 2.針對條件建模帶來的優(yōu)化困難，以靈敏度分析算法提高序貫法的梯度信息精確度，針對條件建模的不同性質(zhì)，采用相應(yīng)的平滑化方案進(jìn)行模型平滑化?；谀Ｐ推交椒ê挽`敏度分析算法構(gòu)建內(nèi)層優(yōu)化命題求解策略，以平滑化參數(shù)為外層優(yōu)化，提出了基于條件建模的聚合反應(yīng)過程動態(tài)優(yōu)化問題的序貫求解方法。建立了自由基聚合反應(yīng)中的聚合物產(chǎn)品設(shè)計問題，并應(yīng)用序貫優(yōu)化策略求解基于條件建模動態(tài)優(yōu)化命題，得到了

4、優(yōu)于傳統(tǒng)方法的優(yōu)化結(jié)果，提高了基于條件建模的動態(tài)優(yōu)化命題求解效率。
　　 3.聯(lián)立法求解動態(tài)優(yōu)化問題時，具有效率高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。以隱式歐拉法將基于條件建模的DAE問題離散為大規(guī)模非線性規(guī)劃問題，基于互補(bǔ)約束算法處理離散化模型的非平滑性，將非線性規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為帶互補(bǔ)約束的MPCC問題，闡述了互補(bǔ)約束的模型重述及求解方法，最終提出了基于條件建模的聚合反應(yīng)過程動態(tài)優(yōu)化問題的聯(lián)立求解方法。應(yīng)用該求解方法進(jìn)行了自由基聚合反應(yīng)恒溫操作切