Методы и алгоритмы математического моделирования и оптимизации химико-технологических систем при частичной неопределенности исходной информации применительно к процессу получения винилхлорида

• Автор: Краснобородько, Денис Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 126 с. : ил.

содержание работы

Введение

1 Анализ существующих методов решения задачи оптимизации в условиях

неопределенности

1.1 Виды неопределенности исходной информации

1.2 Учет неопределенности информации при математическом моделировании и оптимизации ХТС

1.3 Выбор стратегии для проектирования ХТС при наличии неопределенности информации

IА Задачи стохастического программирования

1.4.1 Основные понятия

1.5 Постановка задачи оптимизации разделительных процессов с учетом неполноты информации
1.6 Выводы
2 Исследование динамических режимов ректификационной колонны в условиях неопределенности
2.1 Математическое описание объекта управления
2.2 Исследование процесса ректификации
2.3 Математическая модель для нахождения оптимальных настроек регулятора при управлении ректификационной колонной
2.4 Синтез систем ректификационных колонн
2.4.1 Синтез ректификационных колонн с помощью нечеткого алгоритма
2.5 Выводы
3 Исследование ХТС в условиях интервальной неопределенности
3.1 Исследование процесса экстрактивной ректификации
3.2 Оптимизация жидкостной экстракции
3.3 Выводы
4 Исследование ХТС винилхлорида в условиях неопределенности
4.1 Проверка адекватности математической модели
4.2 Сравнительный анализ методов расчета физикохимических величин
4.3 Выводы
Литература


При решении задач проектирования оптимальных ХТС оптимизирующими переменными являются как технологические, так и конструктивные параметры, при оптимизации действующих ХТС — только технологические параметры. Наличие неопределенных параметров при оптимизации на всех этапах проектирования может привести к снижению надежности проектных расчетов и к неоднозначному выбору решения. Под надежностью в проектных расчетах понимается достоверное получение заложенных в проект показателей []. Задачу проектирования ХТС, как правило, рассматривают как детерминированную, заменяя неопределенные величины их наиболее вероятными значениями. Повышения надежности проектных расчетов добиваются умножением расчетных величин на эвристические коэффициенты запаса. Однако такой подход может привести к завышенным коэффициентам запаса и, следовательно, увеличивает капиталовложения в ХТС. Неоднозначность неопределенных параметров приводит к тому, что расчетным путем можно определить лишь зону, внутри которой каждое из решений будет оптимальным для выбранного критерия эффективности функционирования ХТС. Такая зона называется "зоной неопределенности оптимальных решений" []. Исходя из этого, проблему неопределенности оптимальных решений можно сформулировать следующим образом: неоднозначно определенная исходная информация не позволяет получать однозначно определенные решения о функционировании или развитии процессов. Таким образом, решение проблемы оптимизации в условиях неопределенности требует разработки методов, позволяющих ограничить "зону неопределенности'" некоторым конечным множеством решений, а также определить внутри этого множества оптимальные или равнозначные решения. Рассмотрим характер неопределенностей, имеющихся на всех этапах проектирования, и их влияние на принимаемые решения. Проектирование и научные разработки. Являясь оценочным, в то же время играет определяющую роль из-за существенно влияющих факторов неопределенности. Для этого этапа характерна высокая степень информационной неопределенности, обусловленная отсутствием детерминированной информации на длительный период времени (цены на сырье, энергию, готовые продукты; параметры входных потоков ХТС). При проектировании новых, недостаточно исследованных ХТС, возможна высокая степень модельной неопределенности, обусловленная неправильным выбором математической модели процессов и их параметров. Постоянно изменяющиеся макро- и микроэкономические условия, в которых осуществляется функционирование ХТС, требуют совершенствования методов проектирования и научных исследований. Это позволит в дальнейшем избежать серьезных последствий, таких как выбор экономически малоэффективного способа производства целевого продукта или технологического процесса; заниженной или, наоборот, завышенной единичной мощности крупнотоннажных агрегатов и т. Кроме того, в период пуска и эксплуатации спроектированной ХТС не потребуются корректирующие мероприятия по ликвидации последствий от неверно принятых проектных решений и, следовательно, вложение дополнительных денежных средств. Для снижения уровня имеющейся неопределенности на стадии проектных и научных разработок необходимо определить стоимость возможных корректирующих мероприятий для решения вопроса о целесообразности проведения дополнительных научных исследований. Таким образом, на данном этапе целесообразно принимать решение, представляющее собой компромисс детерминированного и стохастического решений [,]. Детерминированное решение является основой для дальнейших проектных разработок, а стохастическое представляет собой набор корректирующих мероприятий на случай изменения условия развития системы. Эксплуатация ХТС. Основные виды неопределенности на этом этапе - модельная и информационная. Информационная неопределенность обусловлена главным образом неточными сведениями о параметрах входных потоков ХТС. При этом большая часть неопределенной информации будет иметь вероятностный характер, причем характеристики законов распределения случайных величин могут быть получены на основе результатов обследования аналогичных действующих ХТС.