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动态优化研究及其工业应用

作　者: 吴高辉
导　师: 刘兴高
学　校: 浙江大学
专　业: 系统工程
关键词: 动态优化控制变量参数化方法正交配置迭代动态规划
分类号: TP391.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 282次
引　用: 2次
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内容摘要

随着工业生产过程要求不断地提高，面对非线性、高维和不确定等复杂动态特性问题，静态优化方法已经无法实现其应用。因此，动态优化方法的研究成为了化工过程设计、操作和控制的重要课题。本文在对动态优化算法及其研究现状进行综述的基础上，进行了基于一些优化算法的优化设计和改进的研究，并与伦敦大学动态优化博士论文结果，国际文献报道结果以及基于gPROMS的优化结果进行了详细的对比研究，主要包括如下几个方面：(1)在掌握控制变量参数化方法的基础上，引入了双层规划的思想改进该算法，将原来的优化问题转化为两个部分，提高了求解的效率。典型算例的研究结果表明，相比较于传统控制变量参数化方法，在获得的控制性能指标最优的同时，计算效率有了很大的提高。(2)正交配置法一直是动态优化领域的研究热点。本文对正交配置算法原理以及特点进行了研究，同时将其应用到化工过程，通过实际例子对算法进行了验证。另外，改变正交配置法控制变量配置方式，减少了动态优化的变量。因而在计算效率上优于传统方法。通过仿真结果进行了验证，结果表明了修正算法的良好性能。(3)针对复杂非线性化工过程的全局最优化问题，本文研究了迭代动态规划方法，掌握了算法的原理和特性。同时针对该算法计算效率低的缺点，提出了一种基于自适应优化方法的迭代动态规划算法。该算法通过自适应调整迭代过程，提高迭代效率，并典型的化工过程动态优化问题为算例，进行了详细的比较研究，结果表明了该算法的良好性能。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
第一章绪论  8-20
  1.1 引言  8-9
  1.2 工业过程的动态特性  9-10
  1.3 动态优化与最优控制  10-11
  1.4 动态优化的发展现状  11-18
    1.4.1 间接方法或变分法  12
    1.4.2 直接方法或数值法  12-15
    1.4.3 仿生类算法  15-18
  1.5 本文的主要工作  18-19
  1.6 本文的组织  19-20
第二章改进的控制变量参数化方法  20-34
  2.1 引言  20-21
  2.2 改进的算法  21-30
    2.2.1 算法原理  21-23
    2.2.2 算法流程  23-24
    2.2.3 算法应用计算实例  24-30
  2.3 算法优劣比较  30-33
    2.3.1 与文献结果比较  30-32
    2.3.2 与gPROMS结果比较  32-33
  2.4 小结  33-34
第三章正交配置法的研究及应用  34-48
  3.1 引言  34-35
  3.2 正交配置算法  35-42
    3.2.1 算法原理  35-37
    3.2.2 正交配置系数求解  37-39
    3.2.3 算法应用计算实例  39-42
  3.3 修改的正交配置算法  42-46
    3.3.1 算法原理  42-43
    3.3.2 算法应用计算实例  43-46
  3.4 小结  46-48
第四章迭代动态规划方法研究及应用  48-70
  4.1 引言  48-49
  4.2 基于迭代动态规划算法  49-57
    4.2.1 算法流程  49-50
    4.2.2 算法应用计算实例  50-57
    4.2.3 优化结果的关键因素  57
  4.3 自适应迭代动态规划算法  57-65
    4.3.1 算法原理  57-58
    4.3.2 算法应用计算实例  58-65
  4.4 算法优劣比较  65-67
    4.4.1 与文献结果比较  65-66
    4.4.2 与gPROMS比较  66-67
  4.5 小结  67-70
第五章总结与展望  70-74
  5.1 全文总结  70-71
  5.2 工作展望  71-74
参考文献  74-80
致谢  80-82
作者简介  82-84
作者硕士期间发表的论文和参与的项目  84

动态优化研究及其工业应用

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