基于连续退火炉数学模型的炉温优化策略

在带钢连续退火炉中带温对炉温的响应具有严重的非线性和滞后性,针对该问题,基于带钢连续退火炉热过程的数学模型，开发了一套开放式连续退火炉炉温优化计算机数值仿真系统，系统包括炉温启发式优化策略及其算法，该算法主要由滚动优化和启发式参数调整规则构成.通过数值仿真研究，表明该算法具有线性收敛特性，带钢的目标温度与带钢的计算温度十分接近，间接证明了该算法的正确可靠性.     

响应面法优化海洋枯草芽孢杆菌HS-A38增殖发酵培养基

在摇瓶培养条件下,优化提高海洋枯草芽孢杆菌菌体浓度的发酵培养基组分。采用Plackett-Burman法确定了影响菌体浓度的显著性因子,即葡萄糖和ZnSO4;通过最陡爬坡实验逼近这两个重要因子的最大响应稳定区域,采用中心组合实验确定显著性因子的最佳水平,并用Design expert 7.13软件进行回归分析。优化后培养基的组成为:葡萄糖8.49g/L,豆粕粉12.0g/L,尿素0.625g/L,酵母膏4.0g/L,K2HPO44.0g/L,ZnSO40.053g/L。优化后的活菌浓度达到1.64×109 cfu/mL,与优化前菌体浓度(7.22×108 cfu/mL)相比,提高了1倍多。通过统计优化培养基组分可有效提高海洋枯草芽孢杆菌HS-A38的发酵液菌体浓度。     

表面响应算法及其在MRI主磁体优化设计中的应用

通过将基于径向基函数的表面响应模型和改进的遗传算法相结合，提出了一种电磁场逆问题优化策略的新方法；该方法一方面利用表面响应模型能够大大节省目标函数评价的时间，另一方面通过改进遗传算法能加速收敛，从而节省了寻优时间.这一方法已应用于永磁完全开放式磁共振成像仪主磁体结构的优化设计.此外，给出了一种产生薄片型磁场的永磁全开放式磁共振成像仪主磁体结构.计算实例表明，所提出的算法能实现多变量寻优，且能大大节省计算时间，易于编程实现.     

莴苣组合干燥工艺参数的响应面法优化

以莴苣为原料,通过试验探讨了在热风真空组合干燥条件下,热风温度、中间转换点含水率、切片厚度和真空度等因素对莴苣组合干燥过程的影响;通过响应面法分析了热风温度、中间转换点含水率、切片厚度及真空度与莴苣复水比、干燥时间之间的关系,建立了其回归数学模型;并利用多目标非线性优化分析法对干燥工艺进行了综合优化,获得了莴苣组合干燥的最佳工艺参数：热风温度50℃,中间转换点含水率（w．b．）40％,切片厚度5mm,真空度20kPa．     

Application of response surface methodology in optimizaing the sulfation-roasting-leaching process of nickel laterite

Nickel was recovered from nickel laterite using a sulfation-roasting-leaching process and the effects of operation parameters in-cluding acid addition,roasting temperature,and roasting time on nickel extraction and iron dissolution were investigated using response surface methodology(RSM).Two second-order polynomial models of high significance were presented to show the relationship between the responses and the variables.The analysis of variance(ANOVA) showed high coefficients of determination(R2) of 0.894 and 0.980 for the two models,respectively.Optimum areas of ≥80% Ni extraction and ≥5% Fe dissolution were obtained by the overlaid contours.Verification experiments in the optimum areas were conducted and the results indicate a close agreement with the predicted values obtained from the models.     

响应面法优化电解芬顿协同法深度处理老龄垃圾渗滤液

采用电解芬顿法深度处理老龄垃圾渗滤液,选取电量、进水 pH 值、进水氨氮浓度3个因素为变量,CODCr 去除率为响应值进行 Box-Behnken 中心组合设计。利用响应面法对试验结果进行分析,建立了 CODCr 去除率为响应值的二阶多项式模型并进行了方差分析和显著性检验,通过解模型逆矩阵得到最佳条件：单位面积电量为23．26 Ah／dm2、pH 值为3．58、进水氨氮浓度56．78 mg／L。在最佳条件下,CODCr 去除率为96．5％,与模型预测值偏差为4．45％,吻合度较高。对电解芬顿深度处理前后的渗滤液进行 GC-MS 分析,表明电解芬顿协同处理技术能有效降解垃圾渗滤液中难生化降解的有机物,将有机物种类从42种降低至21种,是较有效的深度处理技术。     

Design optimization of transonic compressor stage using CFD and response surface model

In order to shorten the design period, the paper describes a new optimization strategy for computationally expensive design optimization of turbomachinery, combined with design of experiment (DOE), response surface models (RSM), genetic algorithm (GA) and a 3-D Navier-Stokes solver(Numeca Fine). Data points for response evaluations were selected by improved distributed hypercube sampling (IHS) and the 3-D Navier-Stokes analysis was carried out at these sample points. The quadratic response surface model was used to approximate the relationships between the design variables and flow parameters. To maximize the adiabatic efficiency, the genetic algorithm was applied to the response surface model to perform global optimization to achieve the optimum design of NASA Stage 35. An optimum leading edge line was found, which produced a new 3-D rotor blade combined with sweep and lean, and a new stator one with skew. It is concluded that the proposed strategy can provide a reliable method for design optimization of turbomachinery blades at reasonable computing cost.     

响应面法优化灵芝多糖超声波提取工艺

以赤灵芝为主要原料,在单因素实验的基础上,采用响应面分析法研究超声波辅助提取灵芝多糖的工艺条件,探讨了超声功率、超声时间以及液料比3个因素的相互交互作用的最佳水平。结果显示:在提取温度45℃的条件下,影响提取率的因素超声功率超声时间液料比,最佳工艺条件:超声功率513.19 W,超声时间42.29min,液料比41.77 mL·g-1,预测灵芝多糖得率为2.34008%,实际值为2.339%。     

响应面法优化湿式氧化处理阳离子红X-GRL废水

以偶氮染料阳离子红X-GRL为模拟污染物，采用单因素法筛选出温度、氧气分压、搅拌速度、pH、染料质量浓度5个相对重要的影响因素，利用响应面法在60～180 ℃、氧气分压为0～2倍理论需氧量、搅拌速度为100～700 r/min、pH值为 2～10、染料质量浓度为500～2 931 mg/L范围内探讨了操作条件对染料去除率的影响，并分析了这些影响因素之间的相互作用.采用响应面法对实验结果进行了模型拟和，并对模型进行了实验验证.结果表明，响应面法的预测值与实验值吻合较好，在通过响应面法得到的优化工艺条件下处理X-GRL废水，染料去除率接近100％.     

基于响应面优化的青龙河流域HSPF模型参数校准方法

Hydrological Simulation Program-Fortran(HSPF)模型参数多且交互作用复杂,传统参数寻优面临着优化参数不灵敏、优化算法易陷入局部陷阱等问题,影响了优化精度和效率.本文集成青龙河流域、参数抽样、灵敏度分析和参数优化探索新的寻优途径.应用响应面优化软件Design Expert,针对9个HSPF模型参数进行抽样,获得130组参数集,采用多元二次回归模型,建立参数集与纳什效率系数(NSE)的非线性关系,通过等高线和响应面识别最优参数及其密集取值区间.响应面优化参数的NSE平均值、最大值、最小值以及寻优区间缩减率均优于正交极差分析方法;LZSN、INFILT、AGWRC为极灵敏参数,DEEPFR为灵敏参数;LZSN和INFILT、INFILT和AGWRC、INFILT和UZSN、INFILT和IRC的交互作用对结果有显著影响;优化参数的密集取值区间:LZSN[2.00,2.65];INFILT[0.400,0.475];AGWRC[0.870,0.885];DEEPFR[0.101,0.176];BASETP[0.001,0.120];AGWETP[0,083,0.120];CEPSC[0.166,0.244];UZSN[0.83,1.22]; IRC[0.53,0.63].响应面方法综合了参数抽样、参数灵敏度分析以及参数优化等3个方面,考虑了参数非线性关系和参数的交互作用,兼顾了优化精度和效率,为青龙河流域HSPF模型参数优化开拓了新途径.     

Prediction and optimization of process parameter of friction stir welded AA5083-H111 aluminum alloy using response surface methodology

A systematic approach was presented to develop the empirical model for predicting the ultimate tensile strength of AA5083-H111 aluminum alloy which is widely used in ship building industry by incorporating friction stir welding (FSW) process parameters such as tool rotational speed, welding speed, and axial force. FSW was carried out considering three-factor five-level central composite rotatable design with full replications technique. Response surface methodology (RSM) was applied to developing linear regression model for establishing the relationship between the FSW process parameters and ultimate tensile strength. Analysis of variance (ANOVA) technique was used to check the adequacy of the developed model. The FSW process parameters were also optimized using response surface methodology (RSM) to maximize the ultimate tensile strength. The joint welded at a tool rotational speed of 1 000 r/min, a welding speed of 69 mm/min and an axial force of 1.33 t exhibits higher tensile strength compared with other joints.     

基于人工神经网络响应面技术的多学科优化方法研究及应用

在常用的非层次型多学科综合优化算法基础上,提出了基于神经网络响应面多学科优化算法(ANNMDO),是一种二级结构优化方法,子学科在优化时只需满足本学科的局部约束,学科层优化目标是使该学科优化设计方案与系统层提供的目标方案差异最小,系统层提供一种协调各个学科优化结果冲突机制,并且所需学科层信息通过神经网络响应面获取.最后将协同优化算法(CO)、并行子空间优化算法(CSSO)、ANNMDO算法应用于齿轮减速箱算例,验证了本文算法的高效性.     

多目标条件下矿山充填材料配比优化实验

为准确确定某铁矿尾砂胶结充填材料最优配比,分别选择制浆水性、砂灰质量比和料浆质量浓度与充填体强度、料浆坍落度和料浆泌水率作为尾砂胶结充填材料配比优化的影响因素和充填性能评价指标.基于响应面–满意度函数耦合理论,采用Box-Behnken实验设计方法开展13组不同充填配比实验,构建充填性能评价指标的响应面函数,研究各影响因素与目标响应量的相关关系及多目标条件下的最优充填材料配比.结果表明,制浆水性对响应量影响不显著;砂灰质量比对充填体强度影响极显著;坍落度受料浆质量浓度、砂灰质量比影响较显著;砂灰质量比和料浆质量浓度对料浆泌水率的影响均极为显著,且二者之间存在极显著的交互作用.该矿尾砂胶结充填材料最优配比为:制浆水性为海水,砂灰质量比为8.44:1,料浆质量浓度为72%,该配比条件下对应的响应量预测结果为:充填体28 d龄期单轴抗压强度为2.00 MPa,料浆塌落度为27.15 cm,料浆泌水率为7.35%,与验证实验结果基本吻合,为现场工业实验提供强有力的理论支撑.     

石参膳食纤维制备工艺优化研究

为研究膳食纤维制备工艺及物化特性,以独尾草（Eremurus chinensis Beib．）肉质根加工品（石参）为研究材料,通过单因素试验和响应面分析,确立了酸碱法制备石参膳食纤维的工艺条件。其优化后的基本工艺参数为原料颗粒直径0．3mm,碱液浓度0．58mol／L,碱液料液比1：10,碱液浸提时间88．93min,碱液浸提温度58．56℃,酸液浓度10％,酸液料液比1：10,酸液浸提时间60min和酸液浸提温度61．44℃;此条件下的理论得率为15．65％。     

响应面法优化Nisin发酵的培养条件

为了提高嗜热乳链球菌发酵生产Nisin的效价,以MRS为发酵培养基,以金黄色葡萄球菌为效价检测指示菌,以Nisin效价为考察指标,在单因素实验的基础上,采用响应面分析法优化发酵初始pH、接种量以及玉米浆添加量.结果表明影响Nisin效价的最大因素是玉米浆添加量,其次是发酵初始pH,接种量影响最小.最佳初始pH6.60,接种量4.80%,玉米浆添加量2 560%,在此条件下Nisin的效价可达1 602.77±6.38IU/mL,较优化前提高了18.07%,其实验结果与模型预测值拟合良好,说明通过响应面试验设计对Nisin发酵条件的优化是有效的.     

响应面法优化牡蛎酶解工艺

通过内源酶与外源酶相结合的方法,酶解牡蛎并优化酶解过程。评价了紫外照射、温度、pH、金属离子、保温时间等因素对自溶酶酶解效果的影响,确定牡蛎自溶的最佳条件为pH 5、50℃、3 h。以水解度和肽得率为指标,从木瓜蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶中选择中性蛋白酶为外源工具酶。利用响应面中的Central Composite设计优化了中性蛋白酶的水解工艺,用Design-Expert 7.0软件分析试验数据。以水解度为评价指标最终确定中性蛋白酶的最佳酶解工艺条件并修正为:pH 7.1、49℃、底物质量分数7.9%、加酶量2 500 U/g、反应时间4 h。在此条件下,酶解产物的理论水解度为39.29%,实际水解度为39.53%。     

响应面法优化牡蛎酶解工艺

通过内源酶与外源酶相结合的方法,酶解牡蛎并优化酶解过程。评价了紫外照射、温度、pH、金属离子、保温时间等因素对自溶酶酶解效果的影响,确定牡蛎自溶的最佳条件为pH 5、50℃、3 h。以水解度和肽得率为指标,从木瓜蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶中选择中性蛋白酶为外源工具酶。利用响应面中的Central Composite设计优化了中性蛋白酶的水解工艺,用Design-Expert 7.0软件分析试验数据。以水解度为评价指标最终确定中性蛋白酶的最佳酶解工艺条件并修正为:pH 7.1、49℃、底物质量分数7.9%、加酶量2 500 U/g、反应时间4 h。在此条件下,酶解产物的理论水解度为39.29%,实际水解度为39.53%。     

响应面法优化无麸质面条复合改良剂

选取水溶性胶体结冷胶、可得然胶及黄原胶为自变量,无麸质面条的咀嚼性为响应值,采用Box-Behnken设计的方法,研究各自变量及其交互作用对无麸质面条的咀嚼性的影响,以增加无麸质食品的种类并对无麸质面条的加工起到一定的指导作用.确定无麸质面条复合改良剂的最佳添加量（每100 g原料面粉干基总质量中的所含质量）：结冷胶0.1g,可得然胶0.1g,黄原胶0.21 g,在此条件下,面条咀嚼性为134.21mJ.     

Optimization of process parameters to maximize ultimate tensile strength of friction stir welded dissimilar aluminum alloys using response surface methodology

Aluminium alloys generally present low weldability by traditional fusion welding process. Development of the friction stir welding （FSW） has provided an alternative improved way of producing aluminium joints in a faster and reliable manner. The quality of a weld joint is stalwartly influenced by process parameter used during welding. An approach to develop a mathematical model was studied for predicting and optimizing the process parameters of dissimilar aluminum alloy （AA6351 T6-AA5083 Hlll）joints by incorporating the FSW process parameters such as tool pin profile, tool rotational speed welding speed and axial force. The effects of the FSW process parameters on the ultimate tensile strength （UTS） of friction welded dissimilar joints were discussed. Optimization was carried out to maximize the UTS using response surface methodology （RSM） and the identified optimum FSW welding parameters were reported.     

响应面法优化胞外聚合物的提取方法

以啤酒厂废水处理过程中的活性污泥为研究对象,采用Box-Behnken设计及响应面法对EPS的提取条件进行优化,得到最优EPS的提取条件为pH值7.1,温度57℃,超声时间3min左右,超声波功率37W.在最优条件下,EPS的实际提取量为153.446mg/g VSS.