面向节能降耗目标的间歇过程优化控制

摘要

本文针对间歇过程优化控制问题，主要围绕该过程的优化部分进行深入的研究，从在线优化、优化算法改进以及面向能量的优化三个方面进行突破和创新。 首先，针对间歇过程动态在线优化控制问题，提出了基于扩展卡尔曼滤波估计的间歇过程在线优化控制方案，通过与离线优化控制方案和典型的在线优化控制方案对比，该方案在对反应过程参数的估计和对反应产量优化方面展示出了良好的效果。 随后，针对优化算法的研究，提出了基于邻域粒子拥挤度的粒子群优化算法。该算法利用粒子视野这一概念，构建粒子的动态邻域，在搜索计算的过程中使邻域由小到大变化，由此表现出的是算法前期充分寻找全局最优值，后期又能加快收敛速度，同时建立了避免粒子过度拥挤的机制，防止其陷入局部最优。通过与标准粒子群算法对比，展示出改进算法的粒子多样性和搜索精度都有所提高。 最后，对间歇过程的能量与产品产量指标进行了综合优化。提出了针对反应预热过程和恒温反应过程的分段优化方案，在预热过程对能量进行优化，在恒温反应过程对产品产量进行优化。达到了提高产品产量与节能降耗的双重目的。将该方案运用在典型的间歇生产过程中，验证了其可行性。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 间歇过程动态在线优化及控制策略研究概述

1．3 群集智能优化算法研究概述

1．4 能耗与产量综合优化的方法分析研究概述

1．5 研究论文的主要内容

第二章 间歇过程动态在线优化及控制策略

2．1 典型的间歇过程在线优化控制策略框架

2．2 典型间歇过程优化算法

2．3 典型间歇过程控制算法

2．4 典型间歇过程预测算法

2．5 典型间歇过程模型介绍

2．6 典型间歇过程优化控制策略实现

2．6．1 非线性观测方法预测未知参数

2．6．2 非线性规划方法在线优化

2．6．3 GMC算法跟踪控制

2．7 本章小结

第三章 改进的间歇过程在线优化及控制策略

3．1 扩展卡尔曼滤波算法

3．1．1 卡尔曼滤波器算法

3．1．2 扩展卡尔曼滤波算法

3．2 基于扩展卡尔曼滤波估计的间歇过程在线优化控制策略

3．2．1 扩展卡尔曼滤波器的参数估计应用

3．2．2 改善控制响应的补偿环节

3．2．3 结果与讨论

3．3 本章小结

第四章 基于邻域粒子拥挤度的粒子群优化算法

4．1 粒子群算法的邻域结构

4．2 基于邻域粒子拥挤度的粒子群优化算法

4．2．1 粒子的寻优视野

4．2．2 粒子寻优过程中的避免拥挤行为

4．2．3 基于邻域粒子拥挤度的粒子群优化算法步骤

4．2．4 仿真结果与讨论

4．3 本章小结

第五章 面向节能降耗目标的间歇过程优化

5．1 间歇过程能量与产量综合优化方案的建立

5．1．1 间歇过程能量与质量优化分析

5．1．2 间歇过程能量与产量综合优化方案

5．2 针对Ohylla-Haase间歇反应过程的综合优化方案

5．2．1 Chylla-Haase间歇反应过程模型介绍

5．2．2 仿真应用与讨论

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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