未知环境下的蚁群-聚类自适应动态路径规划

针对用于动态环境中的机器人路径规划的蚁群算法存在收敛速度慢,路径累计转折角大,对环境变化适应性低等问题,提出了一种未知环境下的蚁群-聚类自适应动态路径规划方法。依据聚类算法对环境复杂程度的准确判别自动改变寻优半径,达到充分利用机器人有限的计算能力,提高收敛速度的目的;通过识别对角障碍,生成虚拟障碍,确保规划的路径不穿过对角障碍;通过平滑机制对搜索的动态路径做平滑优化处理,有效降低了路径长度,减少了累计转折角。仿真结果表明,提出的算法能够根据障碍的复杂程度自动选择合适的搜索半径,完成路径的动态规划,体现出良好的环境适应能力和较好的综合路径优化性能。     

基于HAZOP-集对分析理论的制磷电炉风险评价

为确定制磷电炉总体的风险等级及风险转化趋势,提出了一种基于HAZOP-集对分析理论的制磷电炉风险评价模型.根据电炉制磷单元的工艺流程,对制磷电炉进行了HAZOP分析,以HAZOP分析中的事故原因为基础构建了制磷电炉风险评价指标体系,并结合制磷电炉生产现状,选取人员和管理方面的重要因素作为评价指标,将制磷电炉风险划分为5...     

热法磷酸生产过程多尺度模拟

从燃烧热力学、反应-传质机制及全流程综合角度,分析了工艺和结构参数对燃磷塔燃烧特性的影响,探究了黄磷燃烧的“三传一反”机理。结果表明,空气过剩系数取低了会导致燃磷塔中心温度偏高,取高了会导致能源浪费,故取中间值1.5;喷枪角度的增大可以提高预热回收率,但会影响塔体温度分布,故喷枪角度为41°时较佳,喷枪个数为3时,塔内最高温度会下降,燃烧区域增大,优于双喷枪的塔型,但成本上升。该研究优化了燃磷炉热能回收效率,可为工厂内部热法磷酸优化方案提供可靠借鉴。     

非线性理论在化工过程周期操作的运用

介绍了化工过程周期性操作最优化理论的发展,考虑到通过外部周期扰动有可能强化化工过程操作,提升系统控制性能。基于非线性理论推导出周期操作适定性条件,并回顾适用于分析周期性过程操作的数学方法,重点讨论周期性操作的过程强化和稳定化理论,得到周期操作的适定性和稳定化判据,为研究基于非稳态的操作-控制一体化研究提供理论基础。     

基于动态优化的青霉素Fed-batch发酵过程分段操作策略

Fed-batch操作因其能有效改善微生物生长环境、延长发酵时间和消除原料及产物抑制而广泛应用于发酵工业中。从动态优化的理论及数值计算两方面,对发酵过程的最优给料参考轨迹进行分析和模拟计算,结果显示,应用基于有限元的正交配置方法可以较好地处理bang-singular-bang控制问题;当操控输入取在离散点内为零阶保持时,优化的参考轨迹在工业实践中较容易实现,并且具有优于恒定给料的效果。以青霉素发酵过程为例,将优化目标设定为产品/卸料基质浓度时,可获得更优的青霉素产量,并且能有效控制基质的产品转化率,降低后续产品、原料分离成本。该青霉素优化计算方案可推广至一般Fed-batch过程,辅助工业过程建立最优给料策略。     

面向精馏控制的能耗数据监测

在“双碳”目标背景下，寻求面向工业数据的精确监控，并实现精馏过程节能操作十分重要。本工作针对精馏过程塔顶、塔釜存在热耦合的情况，提出了统计过程控制(Statistical Process Control, SPC)和工程过程控制(Engineering Process Control,EPC)相结合的精馏过程监控策略，并以苯塔精馏的解耦控制为案例，探讨系统引入阶跃、斜坡扰动时，联合EPC与SPC对该过程控制/操作变量的均值漂移工况进行分析。仿真结果显示，针对塔顶回流阀坏导致回流量斜坡上升的情况，发现EPC在较长时间内能维持塔顶、塔釜温度稳定，但是SPC识别出塔顶、塔釜能耗均可能上升的情况。因此，精馏过程在传统EPC控制下，增加SPC可有效预报出精馏控制冷、热能耗均同时、同向漂移的情况，为提前判断并避免非必要能耗提供监测及诊断依据。     

基于分析的热法磷酸全热能回收技术模拟研究

工业节能是碳减排的首要措施,热法磷酸生产过程每燃烧1 t黄磷释放出的反应热高达26289 MJ,占黄磷总能耗的25%。本文应用Aspen Plus软件,基于有效能的分析方法,对热法磷酸生产过程不同的热能回收方式进行研究。结果表明：以现有热法磷酸热能回收工艺为基础,燃磷塔副产蒸汽压力由1.0 MPa提升至2.5 MPa,热量回收效率由46.29%提升至62.42%,系统的效率由26.22%提升至34.95%;进一步通过用水化塔循环酸加热进入燃磷塔的加压水,系统的热回收效率提升至87.08%,效率提升至46.59%,实现了热法磷酸热能的全回收利用。空气过剩系数的灵敏度分析表明,在保证黄磷充分氧化反应的前提下,适当降低空气过剩系数有利于热回收效率和效率的提升。     

微芯片中磁性液滴的生成与操控综述

磁性液滴以其微尺度、多相流属性和非接触式操控特性，近年来因在生物细胞分离、靶向药物治疗等方面的成功应用受到来自科学界和企业界学者们的广泛关注，如何操控磁性液滴精确运动到设定位置是主要难点。本工作从磁性液滴的生成方式、运动基本机理及操控方法三个方面，对目前存在的主流磁性液滴生成与操控的方法进行了整理。目前对于磁性液滴的操控方法可分为三类，第一类是永磁铁?机械式操控方法：该方法将永磁铁放置在一个机械移动平台上，通过移动平台改变永磁铁与微芯片的距离进而改变磁场，最终实现操控液滴的目的；第二类是电磁铁?电气式操控方法：以高速照相机拍摄液滴运动的位置误差为检测信号，将检测信号传递给控制器，最终通过改变电磁铁的磁场强度实现对液滴的操控；第三类是永磁铁/电磁铁?电气式混合控制方法：通过将两者的优缺点进行互补，最终达到更优控制。总结了目前存在方法的缺陷和难点，指出了磁性液滴在未来发展中的一些可行的研究方法和研究方向。     

基于符号有向图分析的炼油厂中渣油催化裂化危险与可操作性

作为危险与可操作性(HAZOP)研究的一门辅助技术,符号有向图(SDG)分析技术迅速得到普及.仿真工厂数据是流程工业在线数据最理想的近似,能够体现过程变量之间的相互关系.本文以石油化工典型的渣油催化裂化装置为例,将SDG分析与基于机理模型的动态流程模拟仿真工厂结合起来,通过仿真工厂数据形成专家经验,进而在SDG辅助平台实施HAZOP分析,此外,分析结果也可以进一步作为HAZOP分析的知识库.同时,仿真工厂又可以验证事故传播路径,从而起到筛选SDG生成的事故序列的作用.相比于传统的专家组会议而言,将仿真工厂模拟数据运用于SDG分析中,能大幅缩短HAZOP分析时间,减少人员及投资,并且获得更为全面、准确的分析结果.