間歇過程動態柔性分析

《間歇過程動態柔性分析》是依託華南理工大學，由李秀喜擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：間歇過程動態柔性分析
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李秀喜
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

化工生產過程常遇到一些不確定操作條件或者操作環境的影響。這些不確定參數對過程系統的運行可能帶來不同程度的影響，使得實際操作工況往往偏離設計工況，致使系統的操作不能很好地滿足生產過程的約束條件。許多參數，如溫度、壓力等，不能控制在需要的範圍內，導致生產質量降低，嚴重時甚至發生事故。本項目以間歇過程為對象，以miniplant為實驗平台，研究不確定參數對化工過程操作性能的影響。以期在化工過程的動態柔性分析理論方面的研究取得新的突破。研究內容主要包括間歇化工過程動態最佳化與控制集成研究；研究各種不確定參數（包括間歇反應過程的初始條件、時滯因素、傳熱係數、反應速率常數、環境溫度等）對其操作性能的影響。研究適用於動態柔性分析的動態最佳化算法。為保障化工過程運行系統的安全穩定、最佳化控制及生產質量控制奠定理論基礎。

結題摘要

經過四年的研究，本項目研究了不確定參數對化工過程操作性能的影響，尤其研究初始條件、時間滯後等不確定因素影響的動態柔性問題，取得了很好的進展。 為了對同時受到不確定參數和時滯因素影響的動態系統進行柔性分析，本研究將時滯因素加入到動態柔性分析框架中，形成了含固定時滯的動態系統柔性分析模型。通過分析時滯對系統狀態變數的影響，提出了以有限元正交配置方法為載體的固定時滯的處理方法。考慮到不確定時滯問題的複雜性，提出了一種用於估算含不確定時滯的動態系統柔性指數的較為精確的方法。 開展了典型氧化反應過程（環己烷氧化反應）的多工況分析與數值模擬工作。在以往針對環己烷氧化反應的數值模擬研究中，更多關注的是反應器的設計和最佳化。從安全形度出發，探究氣體分布器對環己烷反應器的影響至今沒有人涉及。本工作研究環己烷在反應器內的流動狀況及異常工況對工業生產實際用重要作用。首先模擬了正常工況下氣升式環流反應器的流體流動狀況。然後分析對常見的六種異常工況進行了分析和探討。 在化工非線性過程監測方面，為了進一步提高監測的準確性和時效性，本項目組開展了基於核熵成分分析（KECA）的統計過程監控方法、基於核局部保留投影算法（KLPP）以 及MEL-KLPP的統計過程監控算法研究。同時探討了無監督學習算法在化工過程故障診斷中的套用，提出了基於稀疏過濾特徵學習的新故障檢測方法。該方法通過稀疏過濾無監督學習，從化工過程原始數據中自適應地以無監督方式學習出特徵，然後將特徵輸入到邏輯回歸模型，以有監督的方式對過程運行狀態進行分類。該方法具有良好的診斷性能，可以及時有效地診斷出故障。