随着科学技术的进步,现代化工业实现了综合生产,生产过程日趋复杂化、现代化,其面临的安全问题、能源问题及操作优化问题日渐突出。目前,国内外大型生产装置的开车过程操作,从本质上讲仍旧依赖经验指导进行操作,这种根据经验进行的操作所带来的不安全因素、原料和能源的浪费,从化学工业可持续发展的角度给我们提出化工过程操作程序设计问题。以往综合开车操作程序是否合理、优化,很少有从理论上给予证明。针对这种情况,本文提出三层标准数据矩阵综合开车操作程序方法。主要研究内容如下: 1 按照过程系统运行的生命周期的观点,把过程操作分成四大类。并指出开车操作区别于正常生产,最大的特征就是过程的状态变量和操纵变量不断的改变。提出新的开车操作程序概念。即在应用本文提出的复杂系统开车步骤后,一个复杂系统的开车过程可以近似的看成由一系列子系统或单元操作的开车过程组成。因此,开车操作程序可以看从众多存在的路径中寻找一条优化的操作路径,使系统由给定的初始状态转移到目标状态。 2 指出综合开车操作需要解决的两个问题:即化工设计问题;化工过程控制问题。从控制角度分析过程系统控制方块图,得出摆脱以往开车过程的手动操作的局限性,必须确定控制器预先设定的控制规律,即操纵变量变化轨迹,以及过程受控变量的轨迹。 3 提出三层标准数据矩阵综合操作程序方法,矩阵的列是系统所历经的离散化的操作时间,行中的第一层是状态变量的值,第二层是设备可调节的操纵变量的值,第三层是设备具体的状态操作参数的值,如阀门的开合度等。这样,把受控变量、操纵变量在同一个矩阵中描述出来,利于应用最优控制原理求解出优化的操作路径。得到经过严格证明的具有合理、优化性的开车操作程序。 4 对于选定的优化反应槽开车时间问题,进行自由度分析,提出变量数大于方程数的系统存在优化开车问题。即存在无数条操作路径使系统从初始状态转移到目标状态。对于此情况,根据受控变量、操纵变量选择的规则和系统自身的特点设计控制器,在求解出操纵变量的轨迹后使系统按照我们希望的路径操作到目标状态。对于提出的求解开车活塞流管式反应器最优温度分布问题,在传统的迭代求解方法基础上,提出利用fmincon函数和遗传算法进行直接搜索的两种新算法,通过结果对比说明三种方法都可以得到正确的结果,但是与传统的方法相比,两种新方法对初值的要求不是十分严格,有利于求解此类问题。