基于随机灵敏度分析的化工过程裕量设计和裕量评价

发布时间：2023-12-09 10:11

　　由于实际过程中存在着各种不确定因素,为了避免破坏约束,需要保证在不违反约束和经济性能最优的前提下对设计变量增加裕量。本文考虑过程中不确定参数的随机分布,结合灵敏度分析,提出了一种基于随机灵敏度的化工过程最优裕量设计方法。取不确定参数的标称值,进行过程最优设计,得到最优设计点;假设过程不确定参数服从正态分布,基于灵敏度分析确定约束变量的均值和方差,在保证低概率违反约束的条件下求解设计裕量的随机优化问题;考虑动态过程,基于阶跃响应,分别针对闭环PID控制和闭环预测控制计算动态灵敏度曲线,得到约束变量的均值和方差的动态曲线,求解设计裕量的随机动态优化问题,以保证满足一定置信度的约束变量置信区间落在约束范围以内;最后以串联CSTR和催化裂化装置为例验证了本方法的有效性。各个设计变量如果裕量不足或过度消耗,会使得操作点移向约束,形成操作瓶颈,因此有必要对设计裕量进行评价,找到哪个设计变量存在裕量不足的短板。本文根据稳态操作优化的拉格朗日乘子得到操作优化经济效益对各个约束变量的灵敏度,以此计算操作优化经济效益对各个设计变量的灵敏度,作为裕量评价的依据;考虑动态过程中的随机干扰和控制系统,根据闭环传...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 文献综述
    1.1 裕量设计的研究进展
    1.2 裕量评价的研究进展
    1.3 带有不确定性参数的过程优化
第2章 基于随机灵敏度分析的裕量设计
    2.1 稳态灵敏度模型
    2.2 基于随机稳态灵敏度的裕量设计
    2.3 动态灵敏度模型
    2.4 基于随机动态灵敏度的裕量设计
        2.4.1 开环裕量设计
        2.4.2 基于常规PID控制的闭环裕量设计
        2.4.3 基于预测控制的闭环裕量设计
    2.5 实例分析
        2.5.1 串联CSTR反应器实例分析
        2.5.2 催化裂化装置实例分析
    2.6 本章小结
第3章 基于随机灵敏度分析的裕量评价
    3.1 化工过程操作瓶颈与裕量评价
    3.2 裕量评价的灵敏度分析法
    3.3 随机动态过程的裕量评价
        3.3.1 随机动态优化的数学模型
        3.3.2 随机动态过程的灵敏度模型
        3.3.3 变约束迭代优化
    3.4 实例分析
    3.5 本章小结
第4章 结论
参考文献
附录 A 实例模型方程的符号说明
附录 B 在校期间研究成果
致谢



本文编号：3871363