受生物启发的化工过程优化建模方法及应用研究

基本信息
批准号:61573311
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:王宁
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:赵进慧,张丽,孙哲,付尧,郝利帆,朱媞媞,卢帅,张程程,陈龙
关键词:
智能优化方法建模生物启发化工过程
结项摘要

Chemical processes have the features of complexity, uncertainty, nonlinearity, multi-objective, multi-constraint, multi-resource coordinated with one another. Process modeling is the key technology to realize the purpose of safety production, optimal operation and advanced control. It is urgent to develop the new modeling strategy of chemical processes under uncertain environments. By going deep into investigate bio-inspired optimization algorithms, this project will explore efficient ways to track the challenging problems of chemical process modeling under uncertainties. Inspired by biological DNA, RNA,protein, and based on genetic information expression and molecular computing, the novel single-objective/ multi-objective DNA genetic algorithms will be proposed. Inspired by membrane structure and functions, and based on evolution computing and DNA computing, the novel single-objective/multi-objective membrane computing based optimization algorithms will be proposed. Both the parameter models and non- parameter models of chemical processes are established under uncertainties. The robustness and flexibility of the process modeling strategies are investigated in detail through numerical simulations. Applications in fluid catalytic cracking processes and gasoline blending processes will demonstrate the efficiency of proposed approaches. The research of this project will provide new research fields and directions for modeling of chemical processes, and offer theoretical basis of engineering applications of optimization modeling. This project has the extremely important theory significance and application value.

化工过程具有不确定性、非线性、多目标、多约束等特点,其建模是实现生产过程安全、优化操作和先进控制的有效手段。研究不确定环境下的化工过程建模策略已成为工程实际的迫切需要。本项目将深入研究受生物启发的智能优化方法,探索解决具有不确定性的化工过程建模的有效途径。受生物DNA、RNA和蛋白质启发,基于遗传信息表达和分子操作,提出新的单目标和多目标的DNA遗传算法;受膜结构与功能启发,基于进化计算和DNA计算,提出新的单目标和多目标膜计算优化方法;建立化工过程参数模型和非参数模型;采用数值仿真来研究建模策略的适应性;以催化裂化装置和汽油调合过程为背景进行应用研究,考察理论方法的有效性,形成具有普遍指导意义的化工过程建模理论和方法。本项目的研究将为化工过程建模提供新的研究方向和思路,为优化建模的工程应用提供理论依据,具有十分重要的理论意义和应用价值。

项目摘要

化工过程的高精度建模是实现生产过程安全、优化操作和先进控制的有效手段。本项目深入研究了复杂化工过程的智能优化建模方法。受生物RNA、DNA和蛋白质的启发,提出了突环交叉操作RNA遗传算法,协同进化RNA遗传算法,自适应遗传策略RNA遗传算法,引力搜索RNA遗传算法,布谷鸟行为RNA遗传算法等多种RNA遗传算法。将分子操作与智能优化算法相融合,提出了受RNA分子剪接过程启发的布谷鸟算法等方法。受膜结构和功能启发,提出了具有膜交流机制的布谷鸟算法和具有对象年龄特征膜计算优化算法等。提出了观察蜂搜索的布谷鸟,具有爆炸算子的布谷鸟算法,灰狼RNA遗传算法等多种混合智能优化算法。将所提出的智能优化方法用于求解化工过程和工业对象优化建模问题;采用数值仿真来研究优化建模策略的鲁棒性、适应性;以炼油厂FCCU反应再生系统、主分馏塔等为背景进行应用研究,考察理论方法的有效性,形成具有普遍指导意义的优化建模理论。本项目的研究为化工过程优化建模提供了新的研究方向和思路,为其工程应用提供了理论依据,具有十分重要的理论意义和应用价值。本项目已经在国际国内学术期刊和会议发表论文9篇,其中已被SCI收录7篇,被EI收录7篇,申请国家发明专利9项,获授权的发明专利3项。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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