文档介绍：摘要在流程工业自动化系统中,优化起着非常重要的作用,如何提高优化的求解速度和精度是一个意义重大且富有挑战性的研究课题。而在优化计算过程中,导数是至关重要的信息,因为它代表了寻优过程的搜索方向。同时,导数求解的耗时在整个优化时间中往往占有很大的比重,尤其是在对大规模复杂计算流程进行优化时,求导耗时往往成为提高优化效率的瓶颈。由此,寻找一种精确又快速的求导算法是提高优化计算效率最有效的途径,这也是本文工作的重点所在。遥过研究当前热门的自动微分求导算法,并将其应用于精馏塔灵敏度分析过程,以及应用于本文建立的乙烯生产流程脱丙烷和脱丁烷塔的联塔模型的优化计算过程,再与传统的差分法和稀疏差分法进行比较,分析求导算法的不同对优化效率的影响。本文的研究工作包括以下几个方面:蛞=樯芄滔低秤呕闹匾P裕ü治銮蟮己陀呕墓叵担康髑导在优化计算中的重要性。并介绍自动微分算法的发展和应用、基本原理和自动微分算法的发展。再着重分析和比较自动微分算法的两种实现方式:基于操作符重载和基于编译原理,并同传统的差分法和稀疏差分法进行比较分析,找寻最可行有效的求导算法。砸蚁┥鞒讨辛礁鲋匾5牡ピM驯樗屯讯⊥樗捎每7欧匠法在平台建立联塔数学模型,并对联塔模型进行模拟计算,将计算结果同鞒棠D饨峁斜冉希匝橹つP偷暮侠硇浴道治鲎远⒎炙惴ㄔ诰笏呕扑愕牧槊舳确治鲋械挠τ茫将其应用于灵敏度分析过程,以及灵敏度的并行计算过程。道治鲎远⒎炙惴ㄔ诠滔低秤呕扑阒械挠τ茫ń远⒎应用于乙烯生产流程的脱丁烷单塔以及联塔的优化计算中,并比较和分析其对优化效率的影响。浙江大学硕士学位论文
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本文工作得到国家重点基础研究发展规划项目项目,.案丛由圃旃淌凳敝悄芸刂朴胗呕砺酆头椒研究”和国家自然科学基金项目“基于自动微分算法的化工过程系统优化”资助。
郑小青致谢首先我要感谢我的导师邵之江教授对我的学习和研究给予的帮助和指导。邵老师在研究的思路和方向上常给予我关键性的指导和提点,帮我解决研究过程中遇到的困难,督促我不断努力上进,他求真的科学态度和踏实的工作作风永远值得我学习。对邵老师的耐心指导、悉心调教,在此致以崇高的敬意和真挚的谢意感谢系统所陈曦老师在过程系统模拟与优化方面给予我的支持和帮助,和他的热情关怀和鼓励。感谢钱积新老师、王惹老师、赵均老师、梁军老师、赵豫红老师、周立芳老师对我的关心和帮助感谢李翔师兄,李翔师兄在自动微分方面做了大量的工作,在他离校前,对我热心帮助,悉心指导,将自动微分的知识和工作倾囊相授。李翔师兄出色的工作为我今天自动微分的研究奠定了坚实的基础。还要感谢张仲广师兄,在张师兄的热心帮助下,我才能完成关于并行计算的研究,再次表示感谢感谢翁庾榈慕笫π帧⒎窖б闶π帧⒐⒋箢取⑽怄孺取⒄耪⒗吴和邵泉敏,感谢他们在我研究过程中给予的支持和帮助。还要感谢笛槭的姚莉、黄婉平、沈倩、陈圆、高枫、王赓、蒋维、吕晶华、金盂合、施健等同学在生活上给予的关心和照顾,我会十分怀念我们共同营造出来的融洽温馨学习和生活氛围。同样要感谢朝夕相处的室友对我的关心和照顾。最后,我要感谢我的家人,特别是我的父母。在我研究生期间,他们经常从千里之外打来电话询问情况,给予鼓励,使我能一直饱含热情的工作。他们无私的关怀将永远是我学习和工作的动力。谨以此文献给所有关心和帮助过我的人。年目求是园
第一章绪论过程系统优化计算现代工业生产过程的一个重要特点是大型化和复杂化碌龋挥芯弑附细叩淖远图扑慊讲拍苈闵痰母髦中枨螅得企业提高经济效益,于是出现了综合自动化系统,它包括过程控制层,过程优化层,最优调度层和计划决策层,其中过程优化处于过程控制和最优调度两层之间,起着桥梁的作用,是企业增效的核心所在。尤其是在市场竞争激烈、企业不断追求更高利润和效益的今天,优化已经从纯学术的理论发展成为能对工业起到巨大推动作用的技术力量,成为工业企业保持竞争力的主要技术手段。国外实时优化技术的应用表明,对于一般的过程系统采用实时优化技术可以使经济效益提高ヒ陨龋恍煊庙疃ǎ,采用优化技术的投资费用一般可以在—晔栈爻杀尽6杂谠诠窬弥姓贾鞯嫉匚坏流程工业,ヒ陨系男б嫣岣咭馕蹲偶ǜ叩木没乇ā除了经济效益的提高,过程系统优化还具有以下作用螅:通过优化减少原材料、人力和能源等的消耗,提高生产资料的利用水平,使得生产资料得到更加合理的利用,从而降低生产成本。通过优化使得生产各个环节得到改善,使得设备利用率和产品收率等得到提高,从而提高整体的生产效率,增加企业的利润率。通过过程设计优化得到最合理的设计模式,从而以最有效、最节省的模式对系统进行设计,减少设备投资。通过对系统的模拟和优化,可以了解在不同工况