摘要：用动态优化的方法求解催化裂化装置再生器的工艺裕量与控制设计。对于该多目标混合整数动态优化问题,通过ε-约束法处理多目标优化问题,将控制性能目标函数转化为控制性能约束;通过将0-1变量松弛化、引入附加等式约束求解混合整数动态优化问题。求解得到非劣解集,绘制关于控制性能指标和工艺指标的关系曲线,发现系统对控制器性能的要求愈高,所需要的裕量应愈大。由此进行折中处理,从而找到兼顾工艺要求和控制性能的催化裂化装置再生器优化设计方案。

摘要：以某催化裂化装置为基础,建立反应-再生系统的动态机理数学模型。从生产操作和闭环控制的角度,用动态优化的方法对再生器的主风裕量进行了计算,指出过程动态特性对主风设计裕量的选取有着很大影响。在考虑工艺和设备条件变化留出的稳态裕量之外,需要留出一定的动态裕量以满足过程操作和控制的要求,其大小与控制系统设计有关。系统对控制器性能的要求愈高,所需要的主风裕量应愈大。故在进行工艺设计时需要对系统的控制性能和主风设计裕量进行综合考虑,使设计结果既能满足工艺要求,又能实现良好的自动控制。

摘要：引言化工过程的设计裕量可以定义为考虑过程不确定参数（包括工艺条件、设备条件、外来扰动）发生变化时为满足生产和操作要求需要在正常操作的标称设计值上增加的量。

摘要：在化工过程中,作为观测关键质量参数的重要手段,软仪表技术受到了广泛的关注。目前,关于软仪表的研究主要集中在建模技术上。然而,化工过程复杂多样,仅使用软测量模型进行质量变量的估计易出现预估效果不稳定、随机偏差大等现象。为此,文献提出了一系列的改进算法,但仍存在计算复杂、算法抗干扰能力差等问题。本文提出一种基于自适应扩展Kalman滤波(EKF)的输出融合软仪表设计方法,利用Kalman滤波算法对软测量模型预估数据和现场观测进行数据融合,校正软测量模型预估偏差;并在输出融合软仪表背景下,设计了一种含衰减因子的观测噪声统计估计器,将其与滤波算法相结合,构成自适应EKF算法,以提高融合软仪表的输出精度及抗干扰性能。通过仿真实验对所提出的算法进行了全面分析,并将该算法应用于小型实验装置,验证了算法的实用性及有效性。

摘要：在石油化工工业中,换热网络的操作条件时常发生改变,尤其是结垢热阻随运行时间不断增大。针对操作条件的改变,有研究者提出多周期换热网络最优综合的设计与改造方法。但是,这些方法不涉及结垢热阻对设计结果的影响。然而,换热器结垢不可避免,传热系数随之改变,将导致操作工况偏离最优值,难以实现持续节能优化。以多周期换热网络优化为基础,提出一种基于持续节能的多周期换热网络综合设计方法,以换热网络累积总费用为目标函数,考虑换热器结垢对多周期换热网络优化结果的影响,进而实现多周期换热网络的最优综合。首先,结合示例分析换热器结垢对多周期换热网络优化结果的影响,得出考虑到结垢热阻的影响多周期换热网络在各个周期内的优化结果将改变;然后,基于持续节能优化,以换热网络累积总费用为目标函数,提出一种多周期换热网络优化方法;最后,结合示例验证了该设计方法的有效性。

摘要：基于催化裂化装置反应-再生系统的动态数学模型,采用动态优化的方法对再生器的藏量裕量和主风裕量进行了分析。结果表明,过程动态特性对再生器设计裕量的选取有很大影响。对于再生器的藏量裕量和主风裕量来说,在考虑过程工艺条件变化和设备条件变化留出的稳态裕量之外,均需再留出一定的动态裕量,以满足过程操作和控制的要求。动态裕量的大小与过程控制系统的性能有关。系统对控制器性能的要求越高,所需要的动态裕量越大。因此,在进行过程设计时,需要综合考虑系统的控制性能和设计裕量,使设计结果同时满足工艺和控制两方面要求。

摘要：针对过程系统中低灵敏度换热网络设计与旁路优化控制的协调问题,提出了一种兼顾控制性能要求的低灵敏度换热网络旁路优化设计的低灵敏度与控制性能集成优化方法。首先通过计算机模拟,对换热网络旁路控制性能和换热网络柔性进行分析,发现系统柔性越好则控制性能越差,两者是竞争关系;然后,通过关系图分析给定换热网络柔性、控制性能与经济特性三者之间的关系,采用混合整数非线性优化方法进行旁路优化设计;进而利用工艺设计与控制的集成优化思想,根据动态仿真的约束破坏量来反馈修正稳态优化的约束,进行稳态优化设计;最后得到同时满足工艺设计要求和控制性能约束的换热网络经济最优方案。仿真实验结果表明:相比于换热网络旁路开度多次优化设计方法,采用低灵敏度与控制性能集成的优化方法,换热网络的柔性虽有降低但控制性能提升了约35%,总费用也显著下降,能够实现在满足系统柔性与控制性能要求的前提下,有效提升换热网络经济性能的目标。

摘要：针对非线性微分-代数系统,给出了可观性判据,提出了基于非线性微分-代数方程的自适应状态观测器设计方法。根据状态观测器工作点变化在线配置极点,获得合适的观测器的反馈增益阵,保证观测器在大范围内稳定工作。理论分析了存在模型误差时观测器的鲁棒性,证明如果模型稳态无差,观测器也是稳态无差的。以化工过程中的典型微分-代数系统为例,仿真结果证明了用该方法设计的观测器能够稳定收敛到状态真值,具有较好的动态性能。

摘要：催化裂化是目前炼油厂中的核心加工工艺,其反应-再生系统是一个多变量紧密耦合的复杂系统,动态模拟和控制系统设计难度较大。目前,催化裂化装置在进行动态建模时设置了大量假设条件,与实际状况存在诸多不符,另外当前的控制回路配对方法未考虑工艺要求,也不适用于催化裂化这样的开环不稳定系统。基于以上原因,以已建立的反应-再生系统数学模型为基础,建立精细化动态模型,对反应器和再生器模型进行真实逼近,不再忽略气相动态变化,将原模型中气相对时间的导数项恢复,通过离散化的分布参数系统模型,对离散化模型中每段提升管和烧焦罐的时变变量加入时滞。仿真结果表明,精细化动态模型更加接近实际化工生产过程。根据上述模型搭建仿真平台,通过对不稳定的反再系统进行工艺优先的控制系统设计,首先根据化工工艺设计控制回路保证系统的稳定性,然后基于相对增益阵方法设计剩余变量配对,在降低了高维系统设计复杂度的同时保证了生产过程安全。设计结果表明,对于催化裂化装置反再系统,基于工艺特性完成控制回路配对后,剩余变量无须再添加多余的控制回路就能保证控制系统的稳定性和适当的控制性能。

摘要：化工过程通常为高维大系统,在进行底层常规PID控制系统设计时,难以得到最佳配对方案,迫切需要一种简便且快速的计算机优化算法解决该问题。对此提出了一种基于遗传算法的分散常规控制系统结构设计的优化求解算法。该算法基于遗传算法的思想,对结构矩阵进行字符串形式的编码,将变量配对转换成数组形式,选择合适的遗传算子,通过交叉、变异、选择等遗传操作,解得无约束条件下的最优变量配对方案。其次,结合约束条件对遗传算子适当改进和调整,以无约束条件下的最优配对方案为基础,仅需通过变异和选择算子,就可解得存在约束条件的最优变量配对方案,并且具有较快的计算速度。最后通过包括TE过程在内的实例分析证明了该算法的有效性与准确性。