硝酸生产过程操作参数的智能优化

论文摘要

本文研究的是过程工业操作参数的优化方法。目前,过程参数优化在国内外都得到了广泛的研究和应用,达到了充分利用原有设备,挖掘潜力,达到增加产量,提高质量,降低成本的目的,从而可以加快过程工业的发展,提高过程工业企业在国际竞争中的实力,推动了国民经济的发展。 在充分了解硝酸生产工艺流程基础上,本文首先分析了各种影响产品质量及产率的因素,根据经验并结合实际的生产流程,得出了优化问题的主要参数:X1——反应温度,X2——反应压力,X3——入口温度,X4——氨/空比;并选择硝酸的产率作为优化的最终目标。然后,解决了实际数据采集的困难,采集了大量符合要求的现场资料。 本文在对硝酸的生产过程中的主要参数进行建模的过程中,采用了不同以往的建模方法——多维插值建模。该建模方法得到的是一个离散的数学模型。本文用这种建模方法对一维和二维自变量的情况进行了仿真,并同神经网络方法建模进行了比较,从而初步证明了上述方法的有效性和可行性。 由于原始数据中可能混有高频噪声,插值建模过程中也会带来插值噪声,所以对上述的离散模型进行了多维零相位滤波处理。 本文还尝试了利用多项式建模方法对本优化问题进行建模。 由于在优化过程中,最优值可能落入局部极小点,所以,本文使用了模拟退火法对模型进行优化,并完成了具体的实现程序。 最后,分别将上述的两种建模方法和模拟退火法运用到了硝酸生产操作装置的参数优化中,得到了可供企业参考的优化结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 生产过程优化的意义
• 1.2 生产过程优化的国内外现状
• 1.3 课题的来源
• 1.4 稳态优化的建模和优化方法介绍
• 1.4.1 系统建模
• 1.4.2 优化算法
• 1. 5 课题主要研究的内容
• 2 硝酸生产装置操作参数优化问题的提出
• 2.1 硝酸生产装置操作中的问题
• 2.1.1 硝酸生产工艺流程
• 2.1.2 优化问题的提出原因
• 2.2 优化的主要参数
• 2.3 数据的采集和处理
• 2.3.1 资料的采集
• 2.3.2 数据的筛选
• 3 插值建模的研究
• 3.1 简述插值建模的思想
• 3.2 多维插值建模
• 3.2.1 划分基本插值区域
• 3.2.2 自变量空间等间距化
• 3.2.3 把等间距的点划分到各个基本插值区域
• 3 2.4 实施插值
• 3.3 多维零相位滤波
• 3.3.1 一维滤波器的构建
• 3.3.2 一维零相位滤波
• 3.3.3 基于一维滤波构成多维滤波
• 3.4 仿真结果
• 3.4.1 一维自变量的仿真结果
• 3.4.2 二维自变量的仿真结果
• 3.4.3 一维滤波器的仿真结果
• 3.5 基于插值的硝酸厂参数优化模型
• 4 多项式建模
• 4.1 最小二乘法多项式拟合
• 4.2 一维自变量的仿真
• 5 优化算法的研究
• 5.1 模拟退火算法
• 5.2 一维模拟退火算法的仿真
• 5.3 硝酸操作参数寻优
• 5.3.1 接受概率
• 5.3.2 退火计划
• 5.4 结果分析
• 6 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢