乙烯脱丁烷塔智能操作优化方法研究

考虑乙烯生产过程中实时操作优化特点,在建立精馏塔严格机理开放式方程优化模型的基础上,提出了基于简约空间序列二次规划(RSQP)算法的精馏塔智能操作优化方法.该法根据精馏塔优化操作的实际性和实时性要求,对简约空间SQP算法进行了一些特殊处理,对收敛条件加入了一些智能化规则,使得优化算法综合考虑优化效益、优化求解时间和质量约束等方面.计算结果表明该法的计算效率高于基于Snopt和一般简约空间SQP算法的精馏塔操作优化方法,并且该方法更符合实时操作优化的要求.     

过程动态优化问题的自热式求解策略

分析了基于微分代数方程（DAE）的动态优化问题的联立求解原理,提出了基于Lobatto配置的全离散模型的简洁描述形式。根据离散化模型的最优解具有结构相似性的特点,利用低密度离散的解来近似高密度离散的解,并且配合内点法求解的暖启动技术与障碍参数初值设定方法,提出了能实现动态优化问题快速求解的自热式策略。最后通过求解一个结晶过程的动态优化算例,证实了所提出的自热式策略能够将求解速度提高6倍左右。     

大规模过程系统优化标准算例库的建立

为了测试大规模优化软件求解性能,在改造序列二次规划(SQP)算法并开发出大规模非线性优化软件的基础上,建立了大规模过程系统优化的标准算例库.算例库根据不同的分类标准分为不同的算例集.算例库中既有测试优化软件鲁棒性、迭代次数等性能的小规模算例,又有测试优化软件计算时间、内存使用量等性能的大规模算例.算例中还有一些具有流程应用背景的大规模优化实例,用于检验优化软件对实际问题的求解能力.大规模标准算例库的建立为开发高效大规模优化软件提供了有力支持,同时也可以为相关领域的研究者提供帮助.     

一种求解数据校正问题的基于经验增强的方法

基于机理模型的数据校正问题中,过程系统比较复杂时就要面临求解大规模非线性规划问题.如果直接求解,由于方程维数大且为非线性,问题自由度大,因此求解难度较高,容易导致求解收敛失败.数据校正问题的特点是当测量变量的测量值发生变化时对同一过程对象模型重复地进行求解计算.基于此特点,今提出了一种基于经验增强的求解方法.此方法通过...     

基于有限存储的简约空间序列二次规划算法研究

为了求解过程系统中自由度相对较大一些的大规模优化命题,对简约空间序列二次规划（reduced successive quadratic programming,RSQP）算法进行了改进和扩展,提出了基于有限存储的简约空间序列二次规划算法.该算法通过有限存储技术隐式的表示RSQP算法中的两个最大矩阵,大大减少了优化计算过程中的存储需求,并对有限存储技术应用到RSQP算法中后Hessian阵的更新和基变量的选择进行了特殊处理。该算法的求解性能通过benchmark算例进行了测试,并被应用到两个过程系统优化实例。计算结果表明,采用该方法求解自由度相对较大的问题可以大大减少内存消耗,从而可大大提高算法的优化求解效率。     

乙烯生产流程中联塔模拟与优化

在建立精馏塔单塔严格机理形式的开放式模型方程, 并对单塔进行模拟与优化的基础上, 对大规模乙烯生产过程中脱丙烷塔和脱丁烷塔组成的联塔系统进行模拟与操作优化研究.在对整个系统分析和处理后, 成功对其进行了模拟与优化, 结果对脱丙烷和脱丁烷塔精馏过程和操作优化具有指导意义.在优化过程中, 改进过的简约空间序列二次规划(reduced-space sequential quadratic programming, RSQP)算法具有比SNOPT和FMINCON更高的求解效率也得到验证.本文对联塔系统的研究和在模拟与优化过程中的处理、优化方法为将来整个乙烯生产流程系统的模拟与优化奠定了良好的基础.     

基于简约空间序列二次规划算法和混合求导方法的精馏塔操作优化

以开放式方程建立精馏塔严格机理模型,对精馏塔的操作优化进行了研究.根据精馏塔操作优化命题自由度低、模型结构稀疏且导数难以解析求解的特点,提出了基于简约空间序列二次规划算法（SQP）和混合求导方法相结合的精馏塔操作优化计算方法.在该方法中优化命题采用简约空间SQP算法求解,求解过程中需要的导数信息采用解析表达和预处理的自动微分技术求取.计算结果表明,本文方法在计算效率上大大高于基于差分求导的标准SQP算法,有利于在线实时优化的实施.另外本文优化结果也表明,精馏塔操作优化对提高产品产量、提高综合经济效益具有明显作用.