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双环管聚丙烯反应过程牌号切换优化控制策略

清华大学学报（自然科学版） 2012年第9期52卷 1236-1243页

作者：王平田学民黄德先中国石油大学(华东)信息与控制工程学院青岛266580 清华大学自动化系北京100084

针对双环管聚丙烯反应过程熔融指数不能在线测量和牌号切换过渡时间长等问题,提出了一种新的牌号切换优化控制策略。首先,分别建立了双环管反应器的瞬时和积累熔融指数预报模型,并进一步提出一种模型系数在线更新方法以实现对牌号切换... 详细信息

针对双环管聚丙烯反应过程熔融指数不能在线测量和牌号切换过渡时间长等问题,提出了一种新的牌号切换优化控制策略。首先,分别建立了双环管反应器的瞬时和积累熔融指数预报模型,并进一步提出一种模型系数在线更新方法以实现对牌号切换过程中熔融指数变化的准确跟踪。在此基础上,将牌号切换优化控制归结为一个带状态路径约束的非线性动态优化问题,并由全局正交配置法在线滚动求解。采用实际生产数据的切换控制仿真结果表明:质量预报模型能够准确跟踪牌号切换中熔融指数的变化,牌号切换策略在缩短切换过渡时间的同时保证了装置操作平稳性。

关键词：双环管反应器牌号切换熔融指数动态优化

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基于混合差分进化算法的混沌系统参数估计

物理学报 2008年第5期57卷 2755-2760页

作者：王钧炎黄德先清华大学自动化系北京100084

混沌系统参数估计是混沌系统控制与同步的关键问题.通过构造一个适当的适应度函数,将混沌系统的参数估计问题转化为一个多维优化问题,然后利用混合差分进化算法的全局搜索能力求解该优化问题.以典型的Lorenz混沌系统为例进行了数值仿真... 详细信息

混沌系统参数估计是混沌系统控制与同步的关键问题.通过构造一个适当的适应度函数,将混沌系统的参数估计问题转化为一个多维优化问题,然后利用混合差分进化算法的全局搜索能力求解该优化问题.以典型的Lorenz混沌系统为例进行了数值仿真,结果表明了混合差分进化算法的有效性和鲁棒性,是一种有效的混沌系统参数估计方法.

关键词：混沌系统参数估计混合差分进化算法

化工过程先进控制的发展过程、国内特殊问题的解决和展望

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化工自动化及仪表 2023年第5期50卷 597-610页

作者：黄德先清华大学自动化系

介绍了先进控制的发展过程、基本概念和在工程应用中的优势,然后阐述了针对国内先进控制应用过程中的特殊问题所做的主要研究和应用工作,最后介绍了先进控制进一步的发展方向。也阐述了中国石油大学对先进控制应用研究的贡献和利用基于... 详细信息

介绍了先进控制的发展过程、基本概念和在工程应用中的优势,然后阐述了针对国内先进控制应用过程中的特殊问题所做的主要研究和应用工作,最后介绍了先进控制进一步的发展方向。也阐述了中国石油大学对先进控制应用研究的贡献和利用基于机理分析建模方法解决我国先进控制应用中特殊问题的重要作用。

关键词：过程控制先进控制预测控制软测量

考虑调度操作安全平稳性的炼油化工生产过程调度优化

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化工学报 2023年第4期74卷 1619-1629页

作者：高小永黄付宇郑万鹏彭雕杨一旭黄德先中国石油大学(北京)信息科学与工程学院自动化系北京102249 清华大学信息科学技术学院自动化系北京100084

平稳运行是炼油化工企业本质安全运行、生产经济效益和挖潜增效的重要保证,然而由于原油供应以及产品需求多变,炼油化工生产装置的多操作模式运行已成为普遍现象,调度调整也日渐频繁。现有的研究方法未考虑到装置多模式切换等调度调整... 详细信息

平稳运行是炼油化工企业本质安全运行、生产经济效益和挖潜增效的重要保证,然而由于原油供应以及产品需求多变,炼油化工生产装置的多操作模式运行已成为普遍现象,调度调整也日渐频繁。现有的研究方法未考虑到装置多模式切换等调度调整对平稳操作带来的影响,甚至会导致调度操作方案实际不可行。为此,提出一种考虑调度操作平稳性的炼油化工生产调度优化模型,以解决常规调度优化模型优化产生的调度调整易使生产波动从而导致调度方案不可行的难题。考虑调度操作平稳性的调度优化模型采用离散时间表示,通过操作模式的切换与装置加工速率的波动综合表征系统平稳性,建立以生产成本最低为目标的调度优化模型。为了验证所提出模型在解决实际工业问题时的有效性,采用Julia的JuMP包调用Gurobi求解器对典型案例进行仿真求解。案例仿真结果验证了所提出模型的正确性及可实施性。与常规调度优化相比,以过程动态为表征的调度操作的平稳性提高了10%以上。

关键词：平稳性生产调度优化炼化一体化离散时间

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基于滞环反馈时域鲁棒辨识的控制器自整定

控制工程 2022年第4期29卷 684-691,716页

作者：刘清源韩昱城尚超黄德先清华大学自动化系北京100084

现有的滞环反馈自动整定方法大多仅使用频域信息,包含较多近似,因此在处理质量较差的工业数据时精度与鲁棒性较差;此外,现有方法依赖稳定震荡的极限环数据,需要较长的滞环反馈测试时间。针对这些问题,提出一种基于滞环反馈测试的时域鲁... 详细信息

现有的滞环反馈自动整定方法大多仅使用频域信息,包含较多近似,因此在处理质量较差的工业数据时精度与鲁棒性较差;此外,现有方法依赖稳定震荡的极限环数据,需要较长的滞环反馈测试时间。针对这些问题,提出一种基于滞环反馈测试的时域鲁棒辨识与控制器自动整定方法。首先,利用低阶延时模型时域响应Hankel矩阵的低秩特性,提出使用秩约束优化对滞环反馈时域辨识问题进行建模,并使用基于交替方向乘子法的求解方法;然后,给出了算法中超参数和优化初始值的选择方案,并讨论了使用非零初始状态滞环反馈数据进行辨识的方法;最后,提出了基于辨识结果的控制器整定方案。仿真实验结果表明,所提方法与现有方法相比具有更高的辨识精度与鲁棒性,并能取得更好的控制器整定效果。

关键词：滞环反馈自动整定系统辨识滞环反馈测试时域辨识秩约束优化

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基于混合粒子群算法的多目标车辆路径研究

计算机集成制造系统 2007年第3期13卷 573-579,584页

作者：徐杰黄德先清华大学自动化系北京100084

为解决多目标下带时间窗车辆路径的优化问题,提出了将粒子群算法与变异操作相结合的求解方式。设计了一个随迭代次数增加而变化的变异算子,采用轮盘选择机制,以使多目标离散问题能收敛到Pareto最优解集,并在Pareto曲线上有均匀的分布。... 详细信息

为解决多目标下带时间窗车辆路径的优化问题,提出了将粒子群算法与变异操作相结合的求解方式。设计了一个随迭代次数增加而变化的变异算子,采用轮盘选择机制,以使多目标离散问题能收敛到Pareto最优解集,并在Pareto曲线上有均匀的分布。采用随机键,将连续的粒子位置向量转化为离散的解向量,并通过提出相对最短距离法来评价解集的优劣。所提出的无间隔编码方式,减少了算法的无效迭代。通过实验,验证了该方法的简单有效性。

关键词：车辆路径问题粒子群优化算法多目标 Pareto最优集

基于差分进化算法和HYSYS机理模型的催化重整过程优化

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化工学报 2008年第7期59卷 1755-1760页

作者：王钧炎黄德先清华大学自动化系北京100084

选取催化重整18集总31反应集总动力学模型,以流程模拟软件HYSYS为工具,建立了催化重整机理模型。以最大化芳烃产率为优化目标,以4个反应器入口温度为决策变量,建立了过程优化模型。利用差分进化算法求解该优化问题,并利用可行性规则处... 详细信息

选取催化重整18集总31反应集总动力学模型,以流程模拟软件HYSYS为工具,建立了催化重整机理模型。以最大化芳烃产率为优化目标,以4个反应器入口温度为决策变量,建立了过程优化模型。利用差分进化算法求解该优化问题,并利用可行性规则处理约束。仿真结果表明,芳烃产率有较大提高,证实了差分进化算法的有效性。

关键词：催化重整动力学模型约束优化差分进化算法可行性规则

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基于混合差分进化算法的软测量时延参数估计

化工学报 2008年第8期59卷 2058-2064页

作者：王钧炎黄德先清华大学自动化系北京100084

时延参数估计是系统控制与信号处理的关键问题。通过构造一个适当的适应度函数,将软测量系统的时延参数估计问题转化为一个多维非线性优化问题,然后利用混合差分进化算法的全局搜索能力求解该优化问题。对两个典型问题进行了仿真实验,... 详细信息

时延参数估计是系统控制与信号处理的关键问题。通过构造一个适当的适应度函数,将软测量系统的时延参数估计问题转化为一个多维非线性优化问题,然后利用混合差分进化算法的全局搜索能力求解该优化问题。对两个典型问题进行了仿真实验,仿真结果表明了混合算法的有效性和鲁棒性。以石油炼制工业中典型装置常压塔为例,对其一线航空煤油的闪点软测量进行了应用验证,结果表明,时延参数估计的引入大大提高了软测量模型的精度,证实了混合差分进化算法的有效性。

关键词：混合差分进化软测量模型时延估计偏最小二乘

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基于全局正交配置的非线性预测控制算法

化工学报 2011年第8期62卷 2200-2205页

作者：王平田学民黄德先中国石油大学(华东)信息与控制工程学院山东东营257061 清华大学自动化系北京100084 清华信息科学与技术国家实验室(筹) 北京100084

针对非线性预测控制(NMPC)在线优化计算量大这一关键问题,提出一种基于全局正交配置的非线性预测控制算法。该算法以高阶插值正交多项式为基函数同时配置优化时域内的状态变量和控制变量,将连续动态优化问题转化为非线性规划问题(NLP)... 详细信息

针对非线性预测控制(NMPC)在线优化计算量大这一关键问题,提出一种基于全局正交配置的非线性预测控制算法。该算法以高阶插值正交多项式为基函数同时配置优化时域内的状态变量和控制变量,将连续动态优化问题转化为非线性规划问题(NLP)求解。全局正交配置可以使用较少的配置点而获得较高的逼近精度,这样即使NMPC使用很长的优化时域,离散化后得到的NLP问题的规模也比较小,能够有效地降低在线优化计算量。最后,以连续聚合反应过程为例验证了算法的有效性。

关键词：非线性预测控制全局正交配置离散化优化计算量