带路径约束的聚烯烃牌号切换操作优化方法 被引量：9

1

作者 费正顺 胡斌 +2 位作者 叶鲁彬 郑平友 梁军 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期893-900,共8页

产品多样化需求使得聚烯烃生产过程中经常需要进行牌号切换操作。以往关于牌号切换优化的研究大多只关心切换过程结束后聚合物质量指标是否达到目标牌号值,对过渡过程中质量指标及状态变量的波动情况缺少关注,而过程的波动会影响到最终... 产品多样化需求使得聚烯烃生产过程中经常需要进行牌号切换操作。以往关于牌号切换优化的研究大多只关心切换过程结束后聚合物质量指标是否达到目标牌号值,对过渡过程中质量指标及状态变量的波动情况缺少关注,而过程的波动会影响到最终产物的质量性质和操作平稳性。为此,本文以聚乙烯气相流化床反应器为对象,通过在牌号切换优化命题中加入关于熔融指数等的路径约束,防止过渡过程中的状态变量剧烈波动影响聚合物树脂质量。为求解此类带路径约束的动态优化问题,对常规的控制变量参数化方法进行了改进,通过求解微分代数方程(DAE方程)将路径约束转化为控制变量约束。仿真结果表明,加入路径约束可以有效避免牌号切换中变量的剧烈波动,增强过程平稳性。 展开更多

关键词 聚合反应 牌号切换 控制变量参数化 路径约束

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处理动态优化问题中控制变量路径约束的方法 被引量：4

2

作者 胡云卿 刘兴高 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期440-449,共10页

目前国际上对动态优化问题中的状态变量路径约束已有一些研究,但专门处理控制变量路径约束的方法却鲜见报道.本文首先介绍两种分别基于三角函数变换、约束算子截断来处理控制变量路径约束的方法,然后提出一种基于光滑化的二次罚函数方法... 目前国际上对动态优化问题中的状态变量路径约束已有一些研究,但专门处理控制变量路径约束的方法却鲜见报道.本文首先介绍两种分别基于三角函数变换、约束算子截断来处理控制变量路径约束的方法,然后提出一种基于光滑化的二次罚函数方法.光滑化罚函数方法不仅能够处理控制变量路径约束,而且还能同时处理关于状态变量的路径约束.最后使用目前流行的控制变量参数化(Control variable parameterization,CVP)策略对最终获得的、不再含控制变量路径约束的动态优化问题求解.实例测试一展现了三种方法各自的特点;实例测试二表明了光滑罚函数方法的有效性和优越性. 展开更多

关键词 动态优化 路径约束 控制变量 控制变量参数化

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一种求解最优控制问题的非均匀控制向量参数化方法 被引量：3

3

作者 雷阳 李树荣 +1 位作者 张强 张晓东 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期180-184,共5页

传统的均匀参数化方法在求解固定终端时刻最优控制问题时,不能精确地逼近最优控制轨迹。针对这一问题,提出一种非均匀控制向量参数化的数值解法。首先将控制时域离散化为不同长度的时间段,各时间段长度作为新的优化参数;然后引入时间尺... 传统的均匀参数化方法在求解固定终端时刻最优控制问题时,不能精确地逼近最优控制轨迹。针对这一问题,提出一种非均匀控制向量参数化的数值解法。首先将控制时域离散化为不同长度的时间段,各时间段长度作为新的优化参数;然后引入时间尺度因子,将非均匀参数化的最优控制问题转化为标准化时域上的均匀参数化问题;最后建立目标和约束函数的Hamilton函数,通过求解伴随方程计算梯度,采用序列二次规划方法获得数值解。针对两个经典的化工过程最优控制问题进行仿真研究,仿真结果验证了所提出算法的有效性。 展开更多

关键词 最优控制 化工过程 非均匀控制向量参数化 序列二次规划(SQP) 固定终端时刻

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一类分布参数系统的最优控制 被引量：4

4

作者 张晓东 李树荣 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期148-153,共6页

为了使原油开采获得最大的累积净现值,研究了化学驱的最优控制问题。该最优问题受非线性偏微分方程组支配,并且带有控制约束。根据分布参数系统最优控制的必要条件推导了连续形式的伴随方程以及性能指标的梯度,在推导伴随方程过程中完... 为了使原油开采获得最大的累积净现值,研究了化学驱的最优控制问题。该最优问题受非线性偏微分方程组支配,并且带有控制约束。根据分布参数系统最优控制的必要条件推导了连续形式的伴随方程以及性能指标的梯度,在推导伴随方程过程中完全展开了状态方程中的非线性项。给出了一种基于控制向量参数化的数值求解方法,将无穷维的最优控制问题转换为非线性规划问题进行求解。对聚合物驱注入浓度的优化问题进行了实例计算,获得了最优注入策略,验证了所提出方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 分布参数系统 最优控制 化学驱 控制向量参数化

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一种可变时间节点的控制向量参数化方法 被引量：1

5

作者 张晓东 李树荣 +1 位作者 雷阳 张强 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期2805-2811,共7页

控制向量参数化方法是求解最优控制的一种常用方法,其时间网格通常是固定的。在每个时间段上,控制向量表示为由一组参数确定的时间的函数。时间网格的划分会影响到数值求解最优控制问题时最优化算法的准确性和效率。为了同时优化控制参... 控制向量参数化方法是求解最优控制的一种常用方法,其时间网格通常是固定的。在每个时间段上,控制向量表示为由一组参数确定的时间的函数。时间网格的划分会影响到数值求解最优控制问题时最优化算法的准确性和效率。为了同时优化控制参数和时间网格的节点,提出了一种可变时间节点控制向量参数化方法,通过带有时间参数的S型函数来近似分段常数参数化方法中的切换过程。推导出了最优控制性能指标对时间参数的导数,并提出了处理时间节点约束的算法。利用所提出方法求解带有两个控制的最优控制实例,对于两个控制获得了不同的时间网格划分,从而能够更好地近似最优控制轨迹。 展开更多

关键词 最优控制 控制向量参数化 时间节点

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一种求解过程动态优化问题的生物地理学习粒子群算法 被引量：1

6

作者 陈旭 梅从立 +2 位作者 徐斌 丁煜函 刘国海 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期3161-3167,共7页

智能优化算法具有适用性广泛、全局搜索能力强等优点,近年来在动态优化中的应用逐渐增多。通过混合生物地理优化与粒子群优化,提出了生物地理学习粒子群(biogeography-based learning particle swarm optimization,BLPSO)算法,并用于动... 智能优化算法具有适用性广泛、全局搜索能力强等优点,近年来在动态优化中的应用逐渐增多。通过混合生物地理优化与粒子群优化,提出了生物地理学习粒子群(biogeography-based learning particle swarm optimization,BLPSO)算法,并用于动态优化问题的求解。BLPSO采用了新型的生物地理学习方式,该方式根据粒子"排名",即粒子的优劣,以维度为单位构造学习粒子,提高了学习的效率。针对动态优化问题,首先通过控制向量参数化将其转化为非线性规划问题,然后采用BLPSO算法进行求解。最后,将BLPSO应用于非可微、多峰、多变量等典型动态优化问题的求解,计算结果表明BLPSO具有较好的搜索精度和收敛速度。 展开更多

关键词 全局优化 动态学 算法 控制向量参数化 生物地理学习粒子群算法

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一种高效的快速近似控制向量参数化方法 被引量：2

7

作者 李国栋 胡云卿 刘兴高 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期67-74,共8页

控制向量参数化(Control vector parameterization,CVP)方法是目前求解流程工业中最优操作问题的主流数值方法,然而,该方法的主要缺点之一是计算效率较低,这是因为在求解生成的非线性规划(Nonlinear programming,NLP)问题时,需要随着控... 控制向量参数化(Control vector parameterization,CVP)方法是目前求解流程工业中最优操作问题的主流数值方法,然而,该方法的主要缺点之一是计算效率较低,这是因为在求解生成的非线性规划(Nonlinear programming,NLP)问题时,需要随着控制参数的调整,反复不断地求解相关的微分方程组,这也是CVP方法中最耗时的部分.为了提高CVP方法的计算效率,本文提出一种新颖的快速近似方法,能够有效减少微分方程组、函数值以及梯度的计算量.最后,两个经典的最优控制问题上的测试结果及与国外成熟的最优控制软件的比较研究表明:本文提出的快速近似CVP方法在精度和效率上兼有良好的表现. 展开更多

关键词 流程工业 最优控制 控制向量参数化 计算效率 快速近似

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一种求解最优控制问题的变时间节点控制向量参数化方法 被引量：3

8

作者 李国栋 刘兴高 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期640-646,共7页

控制向量参数化方法是求解最优控制问题的一种常用数值方法。它通过离散化控制时域,将控制向量近似地表示成一组参数化的函数。离散化后的时间网格通常是固定的,其划分会影响到最优控制问题数值求解的精度和效率。为了同时优化控制参数... 控制向量参数化方法是求解最优控制问题的一种常用数值方法。它通过离散化控制时域,将控制向量近似地表示成一组参数化的函数。离散化后的时间网格通常是固定的,其划分会影响到最优控制问题数值求解的精度和效率。为了同时优化控制参数和时间网格节点,提出了一种时间节点可变的控制向量参数化方法。推导出了最优控制性能指标对时间参数的导数与对时间分段长度导数之间的关系,得到了性能指标的梯度表达式。用两个经典最优控制实例对所提出的方法进行了测试,结果表明所提出方法能够更好地逼近最优控制轨迹。 展开更多

关键词 过程控制 控制向量参数化 变时间节点 优化 算法

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集装箱装卸摆动最优控制快速数值求解算法 被引量：6

9

作者 刘平 李国栋 +1 位作者 杨金凤 刘兴高 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1275-1282,共8页

为了实现起重机集装箱摆动最优控制,提出一种基于控制向量参数化(CVP)方法的最优控制问题快速求解算法.首先,建立了以摆动能量最小为目标的集装箱装卸最优控制数学模型.其次,采用光滑化惩罚函数路径约束处理方法降低了模型求解难度.进一... 为了实现起重机集装箱摆动最优控制,提出一种基于控制向量参数化(CVP)方法的最优控制问题快速求解算法.首先,建立了以摆动能量最小为目标的集装箱装卸最优控制数学模型.其次,采用光滑化惩罚函数路径约束处理方法降低了模型求解难度.进一步,针对控制向量参数化方法微分方程组求解耗时长难题,结合网格划分提出改进四阶Runge--Kutta方法的快速CVP算法加快了最优控制问题求解速度.仿真测试针对不同位置的集装箱装卸任务进行.数值测试结果显示,相较于其他变步长求解方法,改进方法在得到相近求解精度解的同时,求解耗时明显减少,表明本文方法在集装箱装卸最优控制方面的应用价值. 展开更多

关键词 集装箱装卸 最优控制 控制向量参数化 快速求解

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基于控制向量参数化和迭代凸规划的无人机编队飞行的建立 被引量：1

10

作者 过娟 褚晶 闫杰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期607-613,共7页

多个无人机组成的编队飞行可以作为很多应用中现有技术的一种高效、低成本的替代方案。研究了能满足最终编队队形约束的且能量最优的无人机编队飞行的建立。首先,将编队建立问题建模成一个受非线性动力学约束的能量最优控制问题。其次,... 多个无人机组成的编队飞行可以作为很多应用中现有技术的一种高效、低成本的替代方案。研究了能满足最终编队队形约束的且能量最优的无人机编队飞行的建立。首先,将编队建立问题建模成一个受非线性动力学约束的能量最优控制问题。其次,采用直接法来求解该最优控制问题。在采用的直接法中,利用控制向量参数化方法将原始问题转化成一系列待求解的凸优化问题;然后,运用迭代凸规划(SCP)技术求得其最优解。在求解过程中,SCP迭代的每一步本质上都是一个二次型规划问题;由于该规划问题的约束是线性约束,因此可以高效地进行求解。最后,将提出的方法运用到3个无人机的V型编队建立中,并使用了免费的开源求解器CVX进行求解。与MATLAB中提供的全局优化技术相比,文中提出的算法能够快速地收敛到全局最小值。 展开更多

关键词 无人机编队飞行 最优控制 控制向量参数化 迭代凸规划

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基于PSO-控制变量参数化混合策略的间歇化工过程优化控制 被引量：8

11

作者 石博文 尹燕燕 刘飞 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期979-986,共8页

控制变量参数化方法作为一种化工过程动态优化的梯度搜索算法,其求解效率过于依赖初始给定轨迹。目前初始轨迹一般都是设定在边界值或中间值,缺乏科学依据,从而大大影响了算法的收敛速度。针对这一问题,提出了一种粒子群优化(PSO)与控... 控制变量参数化方法作为一种化工过程动态优化的梯度搜索算法,其求解效率过于依赖初始给定轨迹。目前初始轨迹一般都是设定在边界值或中间值,缺乏科学依据,从而大大影响了算法的收敛速度。针对这一问题,提出了一种粒子群优化(PSO)与控制变量参数化方法混合的策略,首先利用粒子群优化对间歇化工过程最优控制量进行求解,结果作为控制变量参数化方法初始给定轨迹,进行二次优化。双层优化的混合策略提高了控制变量参数化方法的收敛速度和粒子群优化算法的求解精度。将混合策略应用于两个间歇化工过程优化控制实例,仿真结果表明了该算法对求解化工过程动态优化问题具有可行性和有效性。 展开更多

关键词 间歇式 过程控制 控制变量参数化 最优控制 优化

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增强型海鸥优化算法及其在动态优化问题中的应用 被引量：1

12

作者 郭海东 莫愿斌 《现代电子技术》 2023年第11期125-130,共6页

近年来群智能优化算法因其原理简单且具有良好的全局寻优性能,在控制向量参数化方法的框架下,被广泛应用于化工动态优化问题的求解。为进一步提高化工动态优化问题的求解精度,提出一种增强型海鸥优化算法。该算法采用约束初始化思想来... 近年来群智能优化算法因其原理简单且具有良好的全局寻优性能,在控制向量参数化方法的框架下,被广泛应用于化工动态优化问题的求解。为进一步提高化工动态优化问题的求解精度,提出一种增强型海鸥优化算法。该算法采用约束初始化思想来生成初始种群,引入动态收敛因子优化海鸥的攻击模式,以及将Levy飞行策略与动态收敛因子结合并应用到海鸥位置的更新过程,以增强算法跳出局部最优的能力。最后,将提出的改进算法应用于管式反应器的平行反应和批式反应器的优化求解,并与其他智能优化算法以及相关文献的优化结果进行对比分析。实验结果表明,增强型海鸥优化算法可以取得有竞争力的结果,算法具有较强的寻优性能。 展开更多

关键词 海鸥优化算法 动态优化 化工过程控制 控制向量参数化 全局优化 动态收敛因子 Levy飞行 约束初始化思想

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