非线性分布参数系统状态估计的最佳测量位置

研究了分布参数系统状态估计中特有的最佳测量位置问题．建立了基于后集中方法的分布参数系统的非线性状态估计器,包括状态估计偏微分方程和微分灵敏度矩阵偏微分方程,并用适当的数值计算方法实现状态估计器的求解;以一个最小化的空间域上积分函数表达最佳测量位置的目标函数,并相应地用非线性约束优化方法求解系统具有一个或多个测量时的最佳测量位置．还以壁冷式单管固定床反应器为例,讨论了各种因素对最佳测量位置的影响及其灵敏度,并得出了一些有普遍意义的结论．     

一个大范围适用的固定床传热参数估计方法

本文研究指出，经典的一维与两维模型传热参数关系式：１Ｕ＝１ｈｗ＋Ｒ４Ｋｅｒ仅仅在Ｂｉ＜１．８０８情况下适用，而Ｂｉ的取值通常在１．１和１０之间。鉴于此，本文建立了新的传热关系式，它由Ｕ＝λ１２２ＲＫｅｒ，λ１２＝１２（１－１．３３Ａ－０．３３和Ｂｉ＝λ１２４ｅｘｐ（－ａλ１２Ｌ）Ｔ０－ＴｗＴ（Ｌ，ｍ）－Ｔｗ－λ１２三个式子组成，其使用范围可拓展到Ｂｉ１０．５３，在整个固定床操作域内无条件使用。同时，此法使Ｋｅｒ的估计从两参数的依赖关系中独立出来，实现了分步估计的目的。文中还对一个著名的传热实验（Ｃｏｂｅｒｌｙ和Ｍａｒｓｈａｌ，１９５１）进行了剖析，揭示出某些实质性问题，对传热研究中应注意的问题提出了建议。     

具有预测校正的固定床反应器状态估计

本文建立了基于后集中方法的固定床反应器的非线性状态估计算法，并分别用正交配置法集中偏微分方程、Gear法积分常微分方程、Hybrid法求解非线性代数方程，实现状态估计器的在线估计．针对工业实际过程中浓度测量滞后较大、采样时间间隔较长的特点，提出了浓度估计的预测校正，进一步提高了状态估计器对模型误差的克服能力．同时，在实验和仿真两方面考察了固定床反应器状态估计器的性能，无论是收敛性还是鲁棒性，其品质都令人满意．     

固定床反应器的飞温和参数敏感性

以参数敏感性定义作为理论基础和数学依据,证明了热点轨迹拐点是反应系统的参数敏感点,从理论上给出了固定床反应器采用一维拟均相模型,进行一级反应,冷却介质温度不变,且与物料入口温度相等时,反应系统安全操作所允许的温度上限,并利用临界操作曲线热点和超临界操作曲线拐点之间的关系,推导出反应系统安全操作的临界判据,该关联式与El-Swai等人的实验结果吻合很好.     

固定床反应器中传热参数的相关分析

传热参数在无反应下敏感性不高，改变模型参数的形式只是数学上的变换，并不能提高参数估计的准确程度，放热反应存在下每个参数都变得很重要，因此对参数的准确程度提高了很高要求。     

固定床电化学反应器研究(Ⅰ)床层内电势分布的实验测定

建立了测定固定床电化学反应器床层内电势分布的实验装置,由计算机采样测定了床层内的电势分布,并将实验结果与文献中的模型计算结果进行了比较,证明了文献所建立的反应器模型和模型方程求解方法的正确性.在不同操作模式下用实验方法考察了各因素对床层内电势分布的影响.     

床层与颗粒直径比小的固定床反应器径向空隙率分布

采用旋转法测定了床径比小的固定床反应器中的径向空隙率分布。填充颗粒为球形、圆柱形。填充形式为紧密填充。通过对实际数据的拟合建立了描述其径向空隙率分布的数学模型。     

分布参数系统中混沌的控制

提出了分布参数系统中混沌行为控制的方法．这一方法只要求过程的动态测量值而不要求关于过程的数学模型．首先,利用Karhunen-Loeve法即特征主元分析法把分布参数系统中混沌的时空模式分解为不随时间变化的空间模式和随时间变化的时序系数．随后,在Poincare截面上应用首回映射确定具有主要能量的特征空间模式的控制设定值．最后,运用负反馈策略和“系统松弛”技术控制混沌系统．以两个模拟反应器为例,考察了化工过程中由扩散引起的分别由两类不同途径产生的混沌行为的控制．仿真结果表明,该方法能镇定混沌系统而变为一周期系统．对于周期倍增系统,控制得到的被稳定周期即为混沌吸引子中所期望的不稳定一周期;而对于准周期倍增系统,则存在一定的偏差．     

固定床反应器传热参数的求取

采用模拟平板弯曲变形的曲面样条函数表达温度分布函数,由此建立一种在固定床反应器内由实验数据推算传热参数的算法,并求出一个温度分布函数。线性方程组的求解采用全主元高斯消去法,目标函数的求解采用单纯形法。本方法计算结果可靠,与文献值符合良好。此法还具有算法稳定,对初值要求不高等优点。     

固定床反应器的飞温和参数敏感性

以参数敏感性定义作为理论基础和数学依据,证明了热点轨迹拐点是反应系统的参数敏感点,从理论上给出了固定床反应器采用一维拟均相模型,进行一级反应,冷却介质温度不变,且与物料入口温度相等时,反应系统安全操作所允许的温度上限,并利用临界操作曲线热点和超临界操作曲线拐点之间的关系,推导出反应系统安全操作的临界判据,该关联式与El-Swai等人的实验结果吻合很好.     

反应器网络综合三分布参数通用模型

提出了一种应用于反应器网络综合的三分布参数通用模型 .3个分布参数分别是侧线进料、侧线循环和侧线采出参数 ,这些参数能影响反应器网络内部的浓度和停留时间分布 ,所以由它们构成的通用模型具有简捷有效的特点 .基于此模型可将反应器网络集成转化成一个优化问题 ,通过有限元正交配置将原来含有微分方程的优化模型转化为非线性优化问题 ,优化计算后得到最优分布参数 .从案例研究可以看出 ,侧线进料、循环和采出策略能较全面地反映在不同动力学和优化目标函数下的最优反应器网络特征 ,并进而简化为工业可行的反应器网络     

固定床内传热参数的估计与分析

本文在系统地考察了各种因素对床层径向有效导热系数和壁传热系数影响的实验研究与计算机模拟的基础上,对文献中发表的固定床内传热参数估值离散的原因进行了分析。结果表明,Bi取值在5.0左右时,对床层出口温度比较敏感,是造成h_(?)估值离散的重要原因之一。床层填充的随机性影响床层温度分布,低床层、低Re_p条件下估计参数误差要大。d_(?)取值范围不同,壁冷却和壁加热条件下估计出的参数均会不同。     

固定床电化学反应器研究(Ⅰ)床层内电势分布的实验测定

建立了测定固定床电化学反应器床层内电势分布的实验装置,由计算机采样测定了床层内的电势分布,并将实验结果与文献中的模型计算结果进行了比较,证明了文献所建立的反应器模型和模型方程求解方法的正确性.在不同操作模式下用实验方法考察了各因素对床层内电势分布的影响.     

分布参数工业系统控制（第一讲）

控分布参数系统控制理论和技术及其在工业过程中的应用至今乃是一个不成熟的领域。本文较全面地综合了各种类型的分布参数工业系统建模、仿真、控制方法和特点。研究表明，许多有关集中参数控制系统综合和设计方法改造后可推广到分布参数系统中去，但涉及问题将复杂得多。集中化方法和执行器位置对控制系统的性能也有很大影响。     

平行流列管式固定床反应器分布板的开孔规律

采用动量方程建立了平行流列管式固定床反应器管外流动模型，计算出管外压力分布和速度分布，并用角度为６０°的片状平行流试验模型加以验证，试验结果和模型计算结果取得了良好的一致性。在此基础上，研究了实现管外流动和传热均布的分布板环隙和小圆孔的调节方法。     

环形通道内变质量流动的压强分布（上）

流体在不环形通道内流动并同时沿周向均匀地分流与合流，对于某些大型化工设备，特别是涉及强放热化学反应的固定床反应器的正常操作是至关重要。本文首次利用动量矩定理从理论上推出了环形通道内的变质量流动的压强分布规律，并通过实验测定了模型参数，为环形通道内开孔的周向分布提供必要的理论基础。     

扩散控制下固定床电化学反应器研究：（Ⅱ）实验研究

通过实验测定了扩散控制条件下固定床电化学反应器床层内的电势分布，实验结果同电势分布的计算结果吻合，从而通过实验验证了本文（Ⅰ）所建立的电势分布模型的正确性。     

环形分布器的流场分析

环形分布器是改善列管式固定床反应器壳程流体均布性能的重要构件。文中采用实验和数值模拟相结合的方法对环形分布器的流体流动特性进行了研究,分析了影响环形分布器流体均匀分配的基本因素,提出了3种改善环形分布器流场均布性能的手段,为优化环形分布器的结构参数和操作参数提供参考和帮助。