结合逻辑与规则的工业过程建模和优化控制的研究

发布时间：2022-02-19 20:35

　　混杂系统的提出是离散事件系统的深入研究和现代工业过程控制的需要。利用混杂系统的理论，工业过程控制可以充分利用人工智能与计算智能、运筹学以及应用逻辑学等相关知识，为解决大规模复杂系统建模以及综合优化控制问题提供新的思路和新的方法。本文建立了结合逻辑规则的工业过程模型，提出了结合约束程序的混合整数非线性规划算法，并将这些理论和方法应用到工业过程实际中。 本文主要成果及创新包括： 1．结合机理建模和数据建模，利用机理建模的方法建立系统的基本的状态方程，再利用专家的知识、操作工的经验、系统本身的逻辑关系，将这二者联系在一起，建立系统的结合逻辑与规则的混杂模型，讨论了此类混杂模型稳定性的定义，并给出了基于预测控制的设计控制器方法以及预测控制系统稳定性条件。 2．本文针对结合逻辑的工业过程混杂模型，提出了结合约束程序（CP）的混合整数非线性规划（MFNLP）算法，采用CP方法求解模型的可行点，并采用MILP／CP方法求解算法中的MILP主问题，通过计算实例可看出，采用这种算法比采用通用的转化成MINLP方法的计算时间大为减少。 3．应用结合逻辑规则的工业过程混杂模型的方法，... 

【文章来源】：浙江大学浙江省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：118 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 混杂系统建模概述
        1.2.1 基于自动机的混杂系统模型
        1.2.2 混杂Petri网模型
        1.2.3 混合逻辑动态模型
        1.2.4 程序语言模型
    1.3 混杂系统控制问题研究现状
    1.4 优化、逻辑及其相结合问题研究现状
        1.4.1 混合整数线性规划
        1.4.2 混合整数非线性规划
        1.4.3 逻辑，优化及约束程序
            1.4.3.1 优化中基于逻辑的方法
            1.4.3.2 混合整数规划中的逻辑
            1.4.3.3 逻辑和数学规划之间的联系
            1.4.3.4 约束程序和约束满足
            1.4.3.5 优化和约束程序结合的框架
    1.5 结束语
第二章 结合逻辑和规则的工业过程建模方法与预测控制
    2.1 引言
    2.2 混杂模型的建立
    2.3 混杂系统的稳定性
    2.4 混杂模型的预测控制
    2.5 混合逻辑线性规划及混合逻辑非线性规划算法
    2.6 结论
第三章 结合约束程序的MINLP算法
    3.1 引言
    3.2 约束程序概述
    3.3 算法
        3.3.1 混合MILP／CP算法
        3.3.2 主问题
        3.3.3 界限特性
        3.3.4 算法步骤
        3.3.5 收敛性和最优性的证明
        3.3.6 整数分割
    3.4 计算实例
    3.5 结束语
第四章 基于其它逻辑方法在工业中的应用
    4.1 时序逻辑在水工业过程中的应用
        4.1.1 ITL的语法
        4.1.2 ITL的语义
        4.1.3 水工业系统实例
    4.2 混合逻辑动态法在污水处理中的应用
        4.2.1 混合逻辑动态方法
        4.2.2 活性污泥法中除氮模型的建立
        4.2.3 预测控制算法
        4.2.4 仿真结果
    4.3 结论
第五章 城市污水处理的建模及优化控制
    5.1 引言
    5.2 活性污泥法常见模型简化方法
        5.2.1 重建新模型
        5.2.2 简化模型
    5.3 结合逻辑规则的混杂建模方法
    5.4 预测控制
    5.5 仿真结果
    5.6 结论
第六章 结论
    6.1 工作总结
    6.2 进一步研究的问题
参考文献
致谢
附: 作者攻读博士学位期间完成的主要论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]一类开关混杂系统的优化控制设计[J]. 王泽宁,费树岷,冯纯伯.  东南大学学报(自然科学版). 2002(03)
[2]活性污泥法动力学模型的研究与发展[J]. 彭永臻,高景峰,隋铭皓.  给水排水. 2000(08)
[3]生产过程综合自动化中的在线优化（Ⅱ）[J]. 钱积新,鲍立威,邵之江,张余岳.  石油化工自动化. 1998(05)
[4]离散事件系统理论研究和应用进展（Ⅰ）[J]. 郑应平.  控制与决策. 1996(02)
[5]时段演算综述[J]. 李晓山,周巢尘.  计算机学报. 1994(11)



本文编号：3633575