基于MDS-FCM的可视化操作优化方法研究

论文摘要

一个过程中优化的变量选择通常与操作控制变量联系紧密,操作优化则是为过程控制提供设定值。优化的操作参数对于一个过程,可以起到提高收率、节约成本、减少排放等目的。在解决过程操作优化问题中,人们提出了许多种方法,包括在线优化法和离线优化法。离线优化法通常是对历史数据进行多元统计分析,拟合出相应的推测模型,而分析最优操作点。本文对多元统计分析过程调优进行了研究,在多元统计分析基础上,研究了在工艺一定的情况下,对过程操作参数优化的方法。结合多维尺度法(MDS)和模糊聚类(FCM),对高维的操作参数进行降维处理,使数据以二维平面的形式可视化展现,然后对平面中的数据进行模糊聚类分析,判断最优区域,并通过映射图像的形式体现数据的内在性质。经过用两个生产实例验证,该方法确实有效地选出了最优操作区域及最优操作点。并且分析了聚类类别数对最优操作区域的影响。提出了基于列队竞争算法求解的模糊聚类算法,与几种同类的模糊聚类方法的收敛效率和聚类有效性作了一些对比。结果表明,使用列队竞争算法对模糊聚类求解,结果比较可靠,而且总计算时间也比较短。最后,在分析了基于Web开发计算软件的优势之后,结合当前比较先进的技术借助ASP.NET及MATLAB将优化方法开发出了相应的可联网远程操作的远程可视化软件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景与研究意义
• 1.2 化工过程操作优化技术的发展与研究现状
• 1.3 多元统计过程优化方法
• 1.3.1 统计模型法
• 1.3.2 智能模型法
• 1.3.3 降维与可视化
• 1.3.4 主要降维方法概述
• 1.4 基于聚类分析的优化方法
• 1.4.1 模糊聚类
• 1.4.2 聚类分析与过程操作优化
• 1.5 智能优化算法
• 1.5.1 智能优化算法概述
• 1.5.2 常用的几种智能优化算法
• 1.6 可视化过程调优方法及其应用
• 1.7 基于Web的应用程序开发
• 第2章 基于MDS-FCM的可视化操作优化方法
• 2.1 操作优化模型
• 2.2 多维尺度法（MDS）
• 2.2.1 多维尺度法概述
• 2.2.2 测度MDS模型
• 2.3 模糊聚类
• 2.3.1 模糊C均值聚类算法
• 2.3.2 新聚类误差算法
• 2.3.3 新聚类误差算法测试
• 2.4 本章小结
• 第3章 操作优化方法应用
• 3.1 实例1:乙烯氧化制环氧乙烷过程的操作参数优化
• 3.1.1 乙烯氧化制环氧乙烷工艺
• 3.1.2 实例计算
• 3.1.3 实例分析
• 3.2 实例2:在橡胶生产过程中的应用
• 3.2.1 丁基橡胶的生产过程介绍
• 3.2.2 实例计算
• 3.2.3 计算结果分析
• 3.3 小结
• 第4章 MDS-FCM可视化操作优化方法优化Web实现
• 4.1 系统的开发
• 4.2 系统流程
• 第5章 总结和展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间完成的论文及科研项目