大规模动态过程优化的拟序贯算法研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:li5301251975
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在流程工业领域,基于严格机理模型的开放式方程建模与优化已成为国际上公认的主流技术方向。许多系统工程公司和各大科研机构纷纷投入大量人力物力对系统的模型与优化进行深入细致的研究,企图取得突破性的进展。然而基于严格机理模型的离散化后的优化命题往往具有方程数多、变量维数高、非线性强的特点,这使得变量的存储、计算及命题的求解相当困难。常规的优化算法面对这样的大型问题已无能为力,无论在计算速度、收敛性、初值敏感性等方面都远不能满足现代工业的要求。因此,针对现代工业过程的大规模优化问题,开发出相应的优化算法已成为现代工业过程发展的一个重要研究工作。 大规模动态优化问题的常用算法是基于非线性规划(NLP)的序贯算法(Sequential approach)和联立算法(Simultaneous approach)。序贯算法具有寻优变量少,是可行路径法,可利用现有过程模拟软件等优点。但它不能处理状态变量的路径约束。另外,在寻优过程中不涉及过程模型信息,寻优效率不高。联立算法可以处理路径约束问题,仅仅在最优点处求解一次模型方程。它的缺点是寻优变量多,产生一个非常大的NLP问题,需要特殊的求解策略和数学处理才能保证算法较好的收敛性和收敛速度。本论文在总结序贯算法和联立算法的基础上,提出了一种结合两种算法优点的,基于SQP的动态过程优化算法—拟序贯算法(Quasi-Sequential approach),编写了算法程序QSOPT,并同目前应用最广泛的联合算法及软件IPOPT进行了比较,比较结果显示拟序贯算法非常适合求解强非线性的最优控制问题。由于它在求解NLP时不存在等式约束,对一些在NLP求解过程中等式约束(过程模型方程)值变化剧烈的优化问题求解时显示出较高的计算效率,因此在需要高效率优化算法的非线性模型预测控制和在线优化中具有很好的实际应用价值。论文主要内容包括: 1.提出了一种兼有序贯算法和联合算法优点的动态优化算法—拟序贯优化算法(quasi-sequential approach)。它一方面与联立算法一样,状态变量和控制变量用有限单元配置法同时被离散,这样状态变量的路径约束在配置点处都能够满足,避免了传统序贯算法不能求解状态变量路径约束问题的缺点;另一方面与序贯算法一样,通过模型方程的模拟消去了状态变量和等式约束,这样原问题就变为仅仅包含不等式约束和控制变量的更小规模的优化问题。不像联立算法为了使大规模的优化问题降维,需要复杂的数学推导,拟序贯算法简单易行,是一种易于在工程领域推广应用的动态优化算法。
其他文献
盆景园是以造园艺术手段,创造便于研究、创作、收藏和展览盆景、供游人欣赏盆景的专类园林。从盆景与园林的关系出发,围绕盆景与园林共享的画意品评及二者观赏方式的异同,通
该机器人从现今严峻的水面漂浮垃圾污染状况中获得启发,设计用于自动打捞垃圾并收集垃圾。机器人主体结构采用双船体桁梁架结构,机器人的动力与转向采用舵桨一体化设计,垃圾
在现代化生产中,机械设备系统的状态监测和故障诊断问题越来越受到重视,它具有很大的实用价值和经济价值。近几年来,有许多国内外学者对此进行了很多研究,提出了故障诊断的新方法
研究了若尔盖高原湿地草场的特征 ,分析了本区湿地草场面临的主要威胁 ,如泥炭开采、过度放牧以及鼠害猖獗等人类活动的干扰而破坏草场植被 ,从区域气候因素的特殊性、草场植
目的探讨白细胞介素-12(IL-12)对日本血吸虫脂肪酸结合蛋白(Sj14FABP)DNA疫苗的辅佐作用.方法大量制备pVIVO2、pVIVO2-IL-12、pVIVO2-Sj14FABP质粒DNA.48只雄性Balb/c小鼠随
1临床资料 患者,女性,39岁,因空腹或餐前发作性乏力、心悸5年,加重1年,于2014年5月23日收入我院。
做好城市河道治理和滨水景观规划和建设工作,改善城市居民的生活环境,打造城市形象的新名片,继续发挥城市水系的调节作用,这与城市的科学可持续发展密切相关。鉴于这样的现状
白介素17(interleukin-17,IL-17)主要是由Th17细胞分泌的一种促炎症性细胞因子(cytokine,CK),其在慢性炎症疾病和抵御细胞内外病原体的免疫反应中有重要的作用。结核病(tuber
LT公司作为中国联合网络通信有限公司全资子公司在吉林省的吉林省分公司,自2006年公司成立至今一直保持企稳向好的发展势头,十年来经营业务始终围绕着系统集成业务开展,能够
城市河道是城市生态化环境的重要组成部分,为城市的发展提供物质基础和能量交换,同时也是城市中亮丽的风景线,展示城市形象的门户和窗口。论文通过对城市河道生态设计理论与策略