間歇發(fā)酵過程的優(yōu)化操作與調(diào)度

間歇發(fā)酵過程的優(yōu)化操作與調(diào)度

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1、北京化工大學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:所呈交的學(xué)位論文,是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。1、、’作者簽名:縐乏邀日期:凌f翌:上:遮關(guān)于論文使用授權(quán)的說明學(xué)位論文作者完全了解北京化工大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定,即:研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬北京化工大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤,允許學(xué)位論文被查

2、閱和借閱;學(xué)??梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容,可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。保密論文注釋:本學(xué)位論文屬于保密范圍,在土年解密后適用本授權(quán)書。非保密論文注釋:本學(xué)位論文不屬于保密范圍,適用本授權(quán)書。作者簽名:壘絲日期:鯊&!上!叢導(dǎo)師簽名:第一章前苦1.1課題研究的目的和意義第一章前言在化工、食品以及冶金等生產(chǎn)制造業(yè)中,除了存在連續(xù)的生產(chǎn)過程外,還存在著大量的間歇工業(yè)生產(chǎn)過程?。在間歇生產(chǎn)過程中并存著大量的連續(xù)變量及離散事件,彼此相互影響相互制約,直接影響了對間歇工業(yè)過程的控制能力旺1。因此,針對間歇工業(yè)過程,人們進行了各種研究方法的實

3、驗,其中,模型化間歇工業(yè)過程并對其進行分析及控制已成為當(dāng)今自動控制方向研究的焦點之一口1。在間歇工業(yè)過程中,離散和連續(xù)事件并存,離散狀態(tài)體現(xiàn)了批量過程特性,而連續(xù)狀態(tài)則存在于各個離散的批量過程之中。間歇工業(yè)過程是一個較為復(fù)雜的工業(yè)過程,并不存在單一的工況,其生產(chǎn)過程是按照一系列固定的順序和步驟組合起來的,各個步驟中階段性存在著連續(xù)反應(yīng)過程的特點H1。正是因為間歇工業(yè)反應(yīng)過程的這種離散與連續(xù)交錯的復(fù)雜性,給間歇反應(yīng)過程的研究帶來了較大的困難。由于間歇工業(yè)過程中離散與連續(xù)生產(chǎn)過程并存的特點睛1,并且產(chǎn)品生產(chǎn)過程是按照一定的順序、一定的規(guī)則組合起來進行批量的生產(chǎn),其生

4、產(chǎn)過程中頻繁的改變著產(chǎn)品和生產(chǎn)步驟,且進行著資源共享,如原料、設(shè)備、時間等。因此間歇工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)效率及經(jīng)濟效益極大程度的受到生產(chǎn)規(guī)劃及調(diào)度的影響,合理的生產(chǎn)調(diào)度和資源的分配能大大的提高間歇工業(yè)生產(chǎn)過程的生產(chǎn)效率【6】。生產(chǎn)調(diào)度指的是在一定的時間內(nèi),進行可用共享資源的分配和加工任務(wù)的排序操作,以滿足某個或某些特定的生產(chǎn)指標(biāo)口3。但由于間歇工業(yè)生產(chǎn)過程的復(fù)雜性,間歇工業(yè)過程調(diào)度問題也成為一個較為復(fù)雜的研究問題。本文的研究目的是將Petri網(wǎng)及智能優(yōu)化算法應(yīng)用于間歇工業(yè)生產(chǎn)過程的調(diào)度及優(yōu)化中,充分利用Petri網(wǎng)在系統(tǒng)建模及模糊推理方面和智能優(yōu)化算法在系統(tǒng)參數(shù)自動尋

5、優(yōu)方面的優(yōu)勢,發(fā)揮兩者的特長,實現(xiàn)間歇工業(yè)生產(chǎn)過程的合理調(diào)度及參數(shù)優(yōu)化;構(gòu)建基于Petri網(wǎng)推理模型的應(yīng)用程序平臺,對生產(chǎn)過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行自動的分析和決策調(diào)度,給使用者合理的建議。論文研究了基于Petri網(wǎng)及智能算法的間歇工業(yè)過程調(diào)度及優(yōu)化,并開發(fā)基于Petri網(wǎng)推理模型的應(yīng)用程序平臺,對實際的間歇工業(yè)過程優(yōu)化調(diào)度,提高其生產(chǎn)效率及產(chǎn)品效益不僅具有重要的理論意義,而且在工業(yè)過程控制領(lǐng)域中也有十分明顯的應(yīng)用價北京化工人學(xué)碩}:學(xué)位論文值。1.2國內(nèi)外文獻綜述1.2.1間歇工業(yè)過程概述間歇過程¨1是指將有限量的物料按規(guī)定的加工順序在一個或多個設(shè)備中加工以獲得有限量

6、的產(chǎn)品的加工過程,執(zhí)行一次間歇操作得到的產(chǎn)品稱為批量。如果需要更多的產(chǎn)品,必須重復(fù)該過程。間歇過程由多個分批操作的問歇設(shè)備單元(如反應(yīng)器,加熱釜等)和半連續(xù)操作的設(shè)備單元(如泵、換熱器、過濾機等)組成。在間歇過程中,物料是按規(guī)定順序加工的,比如混合、反應(yīng)、包裝等。在間歇過程中,由于控制策略涉及許多程序操作且被控對象的特性是變動的,所以完全沿用連續(xù)過程或離散過程的方法是不可取的哺3。在間歇生產(chǎn)過程中,過程的在線信息既包含了連續(xù)變量值,同時也包含了離散狀態(tài)(事件)信息.首先,間歇過程的加工過程具有不連續(xù)性,間歇過程中離散事件和連續(xù)過程往往是同時存在的,物料流是不連續(xù)

7、的,控制器件主體是開關(guān)式二位閥和溫度、壓力、位置開關(guān),而且設(shè)備運行也是斷續(xù)的。各個批次生產(chǎn)之間總有一段閑置時間。頻繁的開車、停車必須考慮順序且有效地自動開車和自動停車,并要求被調(diào)參數(shù)在整個操作范圍內(nèi)都有良好的動態(tài)特性,同時也增加了調(diào)節(jié)器抗積分飽和、變增益、報警限可變等特殊要求。其次,間歇過程的操作狀態(tài)是動態(tài)的,間歇過程常常在一個設(shè)備中對批量物料進行順序的單元操作,包括加料、混合、反應(yīng)、后處理等。物料和設(shè)備都處在變化的不穩(wěn)定狀態(tài)。分別規(guī)定正常工況和異常工況下的控制策略,發(fā)生故障時執(zhí)行專門的故障程序。第三,間歇過程中存在大量的共享資源處理,間歇過程中物料流常常是多路

8、并流。同一設(shè)備在不同的操

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