化工过程系统集成建模的面向智能体方法

引　言化工过程系统中常用的建模方法是结构化分析方法和面向对象方法 .面向对象方法较好地克服了结构化方法按功能将系统分解的缺点 ,但对化工生产过程的故障诊断、模拟优化、排产等具有主动性的事物采用对象来描述具有一定的缺点[1] .因此 ,在面向对象方法的基础上提出了面向     

基于数据挖掘的合成氨过程优化和监测系统应用研究

根据多年从事过程工业优化经验,开发了一种基于数据挖掘技术的、综合性和图形化的、适用于合成氨过程优化和监测的系统软件。该软件集成了模式识别、人工智能、统计学习理论、数据库技术和领域知识等常用的过程工业优化方法。优化软件具有多方法融合、参数选择、自动建模、模型验证、模型更新、多模型构建以及在线优化监测等新颖的特点,能有效解决合成氨过程优化问题。优化软件分为离线版和在线版两个版本,分别用于离线优化建模和在线优化监测。该优化软件已在云南云维集团有限公司合成氨过程生产优化中取得了满意的效果,有望在化工过程优化和监测中得到广泛应用。     

基于知识管理的精馏塔智能化控制模型

为解决多变操作环境下精馏塔在线控制调优问题,分析了精馏塔传统的控制策略与缺陷,提出精馏塔基于知识管理的智能化控制框架.框架引入知识管理体系结构,解决了模型构建、表述、引用等更适应于工程化应用的信息化处理技术,采用单神经元自适应控制策略,确定不同条件下动态优化的馏出物组成,进而确定各控制点的控制参数.并研究精馏塔知识管理的模型表达方式,在面向对象建模方法基础上,采用面向智能体的建模方法,建立了客体(对象)类、主动实体(智能体)类和最优化模型类,通过知识推理将三个类关联形成精馏塔管控一体化的知识化智能平台,其中知识推理采用了基于人工神经网络的数据挖掘技术.实际应用证明该体系结构是可行的.     

面向服务的开放架构复杂过程系统模型化与优化

分析了复杂过程系统建模优化软件的需求与现状,提出了一种面向服务的开放架构的应用模式.以复杂系统开放方程建模软件ASCEND为基础,对其内在结构、运行模式、外部接口等进行了重组,在AUTOMATION技术支持下实现了AscendServer建模优化核心服务器(组件),能提供基于组件化封装、消息驱动机制和进程间协同工作的一种应用程序接口,使得大规模、复杂系统的建模与优化能够具有更广泛的数据交互、更弹性的应用模式、更强的适应性.某石化企业PTA生产过程水平衡数据调和计算实例验证了这种开放架构优化求解服务的有效性.     

化学工程2002年(第30卷)第1—6期(总第179—184期)总目次

蒸馏过程、塔填料及塔设备　　　　　　　　　　　　　　　　　　期　页大液相负荷下斜孔塔板的流体力学性能 17大型塔板液体停留时间分布与板效率的 112　研究苯氯化三相催化精馏工艺技术研究 12 9精馏塔塔板两相流理论及实验研究 2 7反应精馏制四氢呋喃 2 75ＱＨ 2型扁环填料的流体力学和传质性 37　能研究分子蒸馏过程模型化研究进展 365Ｍａｘｗｅｌｌ Ｓｔｅｆａｎ方程及其在多元相间传 4 8　质中的应用反应精馏过程图解设计法研究进展网 4 63孔板波纹填料 (采用Ｃ15材料 )在油 4 75　脂酸精馏塔中的应用板波纹填料塔中的液体分布 5 11…     

化工过程的智能混合建模方法及应用

随着人工智能技术和配套数据系统的快速发展,化工过程建模技术达到了新的高度,将多个机理模型和数据驱动模型以合理的结构加以组合的智能混合建模方法,可以综合利用化工过程的第一性原理及过程数据,结合人工智能算法以串联、并联或者混联的形式解决化工过程中的模拟、监测、优化和预测等问题,建模目的明确,过程灵活,形成的混合模型有着更好的整体性能,是近年来过程建模技术的重要发展趋势。本文围绕近年来针对化工过程的智能混合建模工作进行了总结,包括应用的机器学习算法、混合结构设计、结构选择等关键问题,重点论述了混合模型在不同任务场景下的应用。指出混合建模的关键在于问题和模型结构的匹配,而提高机理子模型性能,获取高质量宽范围的数据,深化对过程机理的理解,形成更有效率的混合建模范式,这些都是现阶段提高混合建模性能的研究方向。     

新一代面向协同应用的计划优化系统

随着石化企业精细化管理需求的不断提升,传统的面向单个用户应用的单机版计划优化软件逐渐不能满足需要。本文介绍了利用以互联网技术为核心的新的信息技术研究开发的新一代以流程为导向,面向协同应用的网络化、图形化计划优化系统。该系统通过基础模型管理、模型在线共享和发送、数据字典管理等功能,实现了协同应用;通过图形建模、窗体数据录入、多样化结果展示以及贯穿建模全过程的错误诊断功能,使系统直观可视、简单易用;通过"一次输入、多次运算"功能,使用户可便捷的开展灵敏度分析;通过权限管理,保证系统安全。实例应用表明,通过本系统建立的企业模型正确可信,可很好的支持企业计划优化业务。     

换热器CAD系统的分析与设计

面向对象方法和用于软件设计过程中软件模型的建立的统一的UML建模技术是用于开发大型软件系统的重要方法。论述了如何将二者有机结合进行换热器CAD系统的分析与设计。     

气相色谱馏程关联方法及工业应用

基于ASTM D2887与ASTM D86测试标准的馏程关联方法是气相色谱模拟蒸馏工程应用的一个重要技术研究方向,关联模型的泛化能力和鲁棒性是评价模型性能的主要指标。根据色谱模拟蒸馏技术的恩氏蒸馏馏程测定方法,以ASTM方法模型为基础,利用模型计算值与实验值之间的误差获得模型校正参数,对原始模型进行校正,提出了基于加权优化均方差及方差的关联建模方法。通过理论分析、数学计算及工程应用,验证该方法具有很好的鲁棒性和泛化性。工程应用结果表明：提出的色谱模拟蒸馏与恩氏蒸馏数据的关联方法,不仅能扩展模拟蒸馏的使用范围,而且为快速测定油品馏程提供一种可靠的分析手段。     

基于智能算法的智能制造质量管理模型

提出了面向过程行业的遗传算法优化的BP神经网络质量管理模型,在单输出人工神经网络模型应用广泛的背景下,利用多输出神经网络模型解决了多目标整体优化的人工神经网络的工业应用问题。以建筑材料混凝土生产的质量管理为例,选取塌落度和28 d抗压强度为优化目标,计算结果表明平均相对误差在4%以内,证明了此方法的可行性,为企业的质量管理提供了强有力的数据支持。     

化工过程系统的研究和开发

介绍采用面向对象应用框架法开发的化工过程仿真系统的建模思想和开发过程。抽象的基本模型满足任何化工工艺过程的设备单元 ,保证了模型的通用性。用稳定的抽象设备单元对象和工艺物流对象构成系统的主体框架 ,化工工艺过程中涉及的所有设备和物流实例对象都可以直接或间接从构成系统框架的抽象对象派生。系统具有良好的通用性、稳定性和可扩充性。     

UML面向对象建模在质谱仪测控系统中的应用

首先简要介绍面向对象方法和UML(统一建模语言)建模机制的特点,接着在VG5400稀有气体质谱仪测控系统结构的基础上,先深入分析系统工作原理和功能需求,再基于UML面向对象建模机制对样品分析子系统进行了分析建模,包括用例建模、静态建模和动态建模,分别建立了用例图、类图和顺序图。所得的分析模型为进一步建立设计模型奠定了基础。     

Recent progress on equation-oriented optimization of complex chemical processes

Process optimization in equation-oriented (EO) modeling environments favors the gradient-based opti-mization algorithms by their abilities to provide accurate Jacobian matrices via automatic or symbolic differentiation.However,computational inefficiencies including that in initial-point-finding for Newton type methods have significantly limited its application.Recently,progress has been made in using a pseudo-transient (PT) modeling method to address these difficulties,providing a fresh way for-ward in EO-based optimization.Nevertheless,research in this area remains open,and challenges need to be addressed.Therefore,understanding the state-of-the-art research on the PT method,its principle,and the strategies in composing effective methodologies using the PT modeling method is necessary for further developing EO-based methods for process optimization.For this purpose,the basic concepts for the PT modeling and the optimization framework based on the PT model are reviewed in this paper.Several typical applications,e.g.,complex distillation processes,cryogenic processes,and optimizations under uncertainty,are presented as well.Finally,we identify several main challenges and give prospects for the development of the PT based optimization methods.     

系统模型中线性相关矛盾方程的检测方法

基于开放方程的模拟与优化能够充分体现先进的建模与优化技术在过程系统工程中的应用优势。但是由于建模错误或者优化算法本身导致的线性相关的系统模型,可能构成不相容的约束集合最终使求解失败。对这种情况提出了矛盾约束集合的检测方法。该方法与非线性规划（NLP）算法对不可行系统的识别相结合,利用线性相关系统的结构特征,对不可行驻点处的线性系统进行分析和检测。在此过程中通过合理利用线性求解器能够显著提高矛盾约束检测的效率。基于CUTE/COPS算例构造基于线性相关不相容模型的优化问题并进行矛盾约束检测,数值结果验证了本文提出方法的有效性。     

制备电泳技术现状及其发展的“场”,“流”分析

生物分离技术是生物科学技术研究成果产业化过程中必须解决的关键技术之一。本文就制备电泳技术的发展及其在生物产品分离过程中的应用进行了综述,用“场”和“流”的概念对这些技术进行了分析和归纳,并就制备电泳技术研究中存在的问题及其解决途径进行了探讨。     

Organizational and technological modeling of chemical process systems

A method was suggested for modeling the chemical process systems using the business process models based on SADT, which takes into account the fixed technological structure of chemical process objects.     

Integrated Modelling of Process Operation Systems Using the Agent‐Oriented Approach

For the past years, several software and computer tools have been developed to aid the chemical process operations including real‐time simulation, on‐line optimization, fault diagnosis, process monitoring, and many other functions. These tools were designed separately and did not collaborate efficiently, making it difficult to integrate different engineering tasks for the optimal process operation. In this paper, an agent‐oriented modelling approach is presented to address this problem. Elements in the process operation systems are divided into two classes. One class consists of equipment, units and processes, while the other class consists of production operation tasks. The two classes of elements are modelled as objects and agents, respectively. Then, three strategies are presented to implement the integration of the whole process operation system, which are integration of object models, integration of agent models and supervision of operator. Also presented is a case study of integration of process operation decision optimization and abnormal situation management using the proposed agent oriented approach for TE challenge problem.     

Design-kit: An object-oriented environment for process engineering

This paper outlines the structure and implementational features of the DESIGN-KIT, a software support environment developed to aid process engineering activities such as: synthesis of process flowsheets, configuration of control loops for complete plants, planning and scheduling of plant-wide operations and operational analysis. Based on object-oriented and data-driven programming styles, the paper discusses how the DESIGN-KIT is constructed to provide a rich repertory of declarative and procedural knowledge for the development of analytic- or design-oriented knowledge-based expert systems. A series of illustrations describe the construction of knowledge bases, graphic interface support, equation-oriented simulation and design, order-of-magnitude analysis, reasoning strategies and other facilities of the DESIGN-KIT.     

An Overview of Computer-aided Molecular and Process Design

Identifying sustainable chemical processes often depends on the choice of enabling materials that directly influence the overall performance. Matching property targets while incorporating adequate process knowledge is essential for optimal material selection. Multi-scale decisions need to be taken simultaneously to determine the optimal process configurations, operating conditions, and material structures. Integrating molecular to process scale decisions within an equation-oriented optimization framework leads to large-scale mixed-integer nonlinear programs (MINLP). Over the years, several solution approaches have been suggested to tackle this issue. Here, the current state-of-the-art in the field of computer-aided molecular and process design (CAMPD) is discussed and key challenges and open questions are highlighted that may stimulate future research.