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化工过程的自优化控制:原理、发展与应用展望

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化工学报 2023年第11期74卷 4445-4465页

作者：叶凌箭湖州师范学院工学院浙江湖州313000 湖州市工业系统智能感知与优化控制重点实验室浙江湖州313000

自优化控制(SOC)是一种通过选择被控变量实现化工过程实时优化的控制系统设计方法,具有控制结构简单、优化效果好等优点,近年来得到了快速发展。详细阐述了SOC的基本工作原理及其在过程控制系统中的定位与作用,对其发展历程和研究现状... 详细信息

自优化控制(SOC)是一种通过选择被控变量实现化工过程实时优化的控制系统设计方法,具有控制结构简单、优化效果好等优点,近年来得到了快速发展。详细阐述了SOC的基本工作原理及其在过程控制系统中的定位与作用,对其发展历程和研究现状进行了系统性的总结,主要包括:被控变量求解方法、变量筛选快速算法、可变约束集问题、间歇过程SOC方法和混合实时优化策略等内容。最后,全面回顾了现阶段SOC在化工过程中的应用案例,并从理论和实践角度对其未来发展方向进行展望。

关键词：化工过程自优化控制控制系统实时优化被控变量

柔性MOF/PVDF隔膜在锂金属电池中的应用

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滁州学院学报 2024年第2期26卷 1-5页

作者：高星章邵龙程嘉刘学立王骆枫侯伟朋张蒙茜叶灵健滁州学院材料与化学工程学院安徽滁州239000 太原科技大学化学工程与技术学院太原030027 安徽利得隆包装有限公司安徽滁州239299

利用简单刮涂的方式将四种不同的金属有机骨架材料(MOF)分别与聚偏二氟乙烯(PVDF)复合制备得到柔性MOF/PVDF多孔隔膜,研究其在锂金属电池中对锂离子传输沉积行为的影响。结果表明,MOF基隔膜很好地引导了锂离子在锂金属负极的沉积,另外,... 详细信息

利用简单刮涂的方式将四种不同的金属有机骨架材料(MOF)分别与聚偏二氟乙烯(PVDF)复合制备得到柔性MOF/PVDF多孔隔膜,研究其在锂金属电池中对锂离子传输沉积行为的影响。结果表明,MOF基隔膜很好地引导了锂离子在锂金属负极的沉积,另外,电极的界面电荷传输性质也得到了改善,界面反应动力学有所提升。在0.5C电流密度下,MOF/PVDF隔膜组装的LTO电池在150圈时的放电容量依旧保持在165~170 mAh g^(-1)左右,相较于普通隔膜电池的157.8 mAh g^(-1)有明显的提升。

关键词：金属有机框架材料隔膜锂金属电池锂沉积

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间歇过程的批间自优化控制

化工学报 2015年第7期66卷 2573-2580页

作者：叶凌箭宋执环马修水浙江大学宁波理工学院浙江宁波315100 浙江大学控制科学与工程学系浙江杭州310027

针对间歇过程的实时优化问题,提出了一种基于最优性条件近似法的批间自优化控制策略。首先获取标称工作点的最优输入轨迹形态,将其参数化为少量决策变量,简化问题复杂度。然后根据参数化后的决策变量得到批间优化的最优性条件,并建立批... 详细信息

针对间歇过程的实时优化问题,提出了一种基于最优性条件近似法的批间自优化控制策略。首先获取标称工作点的最优输入轨迹形态,将其参数化为少量决策变量,简化问题复杂度。然后根据参数化后的决策变量得到批间优化的最优性条件,并建立批次终端可测变量和最优性条件之间的回归模型,将其作为被控变量进行批间跟踪控制。对一个间歇反应器进行了仿真研究,结果表明方法能有效实现间歇过程的批间自优化控制。

关键词：间歇过程自优化控制批间优化最优性条件系统工程

基于被控变量在线建模的化工过程实时优化方法

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化工学报 2013年第8期64卷 2918-2923页

作者：叶凌箭马修水宋执环浙江大学宁波理工学院浙江宁波315100 浙江大学控制科学与工程学系浙江杭州310027

选择合适的被控变量可对过程进行实时优化(RTO),但现有方法在设计阶段确定被控变量后,不允许对其进行在线调整,导致了RTO效果的局限性。针对这一问题,提出了一种基于被控变量在线建模的方法,使用局部建模技术在线寻找相似样本并建立一... 详细信息

选择合适的被控变量可对过程进行实时优化(RTO),但现有方法在设计阶段确定被控变量后,不允许对其进行在线调整,导致了RTO效果的局限性。针对这一问题,提出了一种基于被控变量在线建模的方法,使用局部建模技术在线寻找相似样本并建立一阶最优性必要条件(NCO)的估计模型,将其作为被控变量更新控制回路,在反馈控制作用下达到更好的RTO效果。对一个蒸发过程的研究表明,此方法能够通过对NCO的在线准确建模,增加生产过程的经济效益。

关键词：化工过程被控变量局部建模实时优化

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一种构造化工过程被控变量的方法

化工学报 2011年第8期62卷 2221-2226页

作者：叶凌箭李英道宋执环浙江大学工业控制技术国家重点实验室浙江杭州310027 浙江大学宁波理工学院浙江宁波315100

针对化工过程的控制结构设计问题,提出了一种构造被控变量的新方法。选取最优性条件(NCO)为被控变量,可在反馈控制器作用下使过程运行在最优点。针对某些NCO条件在线不可测的问题,基于神经网络找到可测变量的非线性函数关系来近似NCO条... 详细信息

针对化工过程的控制结构设计问题,提出了一种构造被控变量的新方法。选取最优性条件(NCO)为被控变量,可在反馈控制器作用下使过程运行在最优点。针对某些NCO条件在线不可测的问题,基于神经网络找到可测变量的非线性函数关系来近似NCO条件,并选取这些函数关系为被控变量。对一个放热反应过程的研究表明,提出的方法可对过程近似优化控制。

关键词：控制结构设计被控变量选择优化控制 NCO跟踪

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舒布洛克砌块在中国建筑文化中心工程的应用

施工技术 1999年第7期28卷 35-36页

作者：叶凌剑中国建筑工程总公司实业公司

介绍舒布洛克砌块质量标准的主要内容、施工方法和注意事项，同时对实心粘土砖。

关键词：高层建筑建筑节能砌块施工方法混凝土砌块

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不确定性间歇过程的一种实时优化控制方法

化工学报 2014年第9期65卷 3535-3543页

作者：叶凌箭马修水宋执环浙江大学宁波理工学院浙江宁波315100 浙江大学控制科学与工程学系浙江杭州310027

针对不确定性间歇过程的实时优化问题,提出了一种集成批间和批内优化的新实时优化控制方法。首先求解标称模型得到最优输入轨迹的结构,然后将输入轨迹参数化为若干标量决策变量及子输入轨迹。对最优性条件中的终端约束部分,使用批间优... 详细信息

针对不确定性间歇过程的实时优化问题,提出了一种集成批间和批内优化的新实时优化控制方法。首先求解标称模型得到最优输入轨迹的结构,然后将输入轨迹参数化为若干标量决策变量及子输入轨迹。对最优性条件中的终端约束部分,使用批间优化满足约束条件;对梯度轨迹部分,提出一种回归法近似最优输入轨迹,以解决不确定扰动的在线不可测问题,实现梯度轨迹的批内优化。对一个间歇反应器的仿真研究表明了新方法的有效性。

关键词：过程控制间歇过程优化输出反馈系统工程

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基于输入轨迹参数化的间歇过程迭代学习控制

化工学报 2016年第3期67卷 743-750页

作者：叶凌箭马修水宋执环浙江大学宁波理工学院浙江宁波315100 浙江大学控制科学与工程学系浙江杭州310027

针对间歇过程的迭代学习控制问题,提出了一种基于输入轨迹参数化的迭代学习控制策略。根据最优输入轨迹的主要形态特征,将其参数化为较少量的决策变量,降低传统迭代学习控制复杂性的同时维持良好的优化控制效果。基于输入轨迹参数化的... 详细信息

针对间歇过程的迭代学习控制问题,提出了一种基于输入轨迹参数化的迭代学习控制策略。根据最优输入轨迹的主要形态特征,将其参数化为较少量的决策变量,降低传统迭代学习控制复杂性的同时维持良好的优化控制效果。基于输入轨迹参数化的迭代学习控制策略能保持算法的简洁性和易实现性,在不确定扰动影响下逐步改善产品质量。对一个间歇反应器的仿真研究验证了本文方法的有效性。

关键词：间歇式优化化学过程迭代学习控制输入参数化

基于Matlab/Simulink的青霉素发酵过程仿真平台

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系统仿真学报 2015年第3期27卷 515-520页

作者：叶凌箭程江华浙江大学控制科学与工程学系杭州310027 浙江大学宁波理工学院宁波315100 中国联合工程公司杭州310022

对青霉素发酵过程进行控制和优化研究,需要开发适用的仿真平台。当前国际上较有影响力的仿真平台Pen Sim,只能在指定操作条件下产生用于分析的过程数据,不适用于青霉素发酵过程的实时控制和产量优化。对Pen Sim仿真平台的内在模型进行... 详细信息

对青霉素发酵过程进行控制和优化研究,需要开发适用的仿真平台。当前国际上较有影响力的仿真平台Pen Sim,只能在指定操作条件下产生用于分析的过程数据,不适用于青霉素发酵过程的实时控制和产量优化。对Pen Sim仿真平台的内在模型进行了深入细致的研究,基于Matlab/Simulink环境开发了新的青霉素发酵过程仿真平台。该仿真平台具有和Pen Sim高度一致的动力学特性,并且可由用户自定义操作变量轨迹(如底物流加速率),适用于对青霉素发酵过程进行控制和优化方面的研究。

关键词：青霉素发酵过程模型仿真控制与优化