化工過程動態(tài)優(yōu)化問題的研究.pdf

1、動態(tài)過程優(yōu)化問題在化工過程優(yōu)化中廣泛存在，是化工流程工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。針對目前國內外的研究現(xiàn)狀，本文重點研究了化工過程中的動態(tài)優(yōu)化問題。 在優(yōu)化算法上，本文針對模擬退火算法進行了深入研究，并基于Corana自適應鄰域模擬退火算法，提出了一種改進的鄰域調整方案。新算法可以避免在求解全局最優(yōu)問題時過早落入局部極小值情況的發(fā)生。本文在相同參數(shù)計算實例下比較了基本模擬退火算法、Corana鄰域自適應法和改進算法的尋優(yōu)效果。結果表明改進

2、后的算法在計算時效和精度方面都較前面兩種方法有顯著提高。 由于化工動態(tài)過程具有非線性、非穩(wěn)態(tài)的特點，其優(yōu)化問題實際上就是微分代數(shù)混合優(yōu)化問題。解析法一般無法解決這類問題，目前一般采用數(shù)值方法進行處理，即將問題轉化為一般的離散系統(tǒng)優(yōu)化問題。有限元正交配置法具有高精度、高效率的優(yōu)點，因此本文選用該方法對動態(tài)優(yōu)化問題中的微分約束進行數(shù)值離散。可行路徑法將優(yōu)化問題的決策變量和狀態(tài)變量分別處理，提供了一系列的優(yōu)化子問題，降低了計算量，提高

3、了求解效率，目前在大規(guī)模微分—代數(shù)混合優(yōu)化問題中得到了廣泛應用。 本文采用基于模擬退火算法的可行路徑法處理化工過程中不同類型的動態(tài)優(yōu)化問題。管式反應器沿反應管軸線存在著溫度分布，本文通過計算，給出了使反應器出口處產物濃度達到最大時的最優(yōu)溫度分布。此外本文還通過優(yōu)化冷劑流量解決了連續(xù)攪拌反應釜兩穩(wěn)態(tài)間的最優(yōu)過渡問題。由于間歇精餾過程的動態(tài)優(yōu)化問題難度較大，因此本文給出了較大篇幅的介紹，從機理模型進行分析到給出優(yōu)化命題，并且應用前文