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《华南理工大学》 2017年
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时滞系统的动态柔性分析

詹志新  
【摘要】:化工过程系统在运行过程中常常受到不确定参数的影响。不确定参数可以是随市场条件而改变的进料组成、产品要求、所需的公用工程等外部因素,也可以是受催化剂活性影响的化学反应速率常数、因换热器结垢而改变的传热系数等内部因素。不确定参数的存在会给系统带来扰动,使系统运行不稳定,从而可能导致产品质量不合格,甚至引发安全事故。为了确保化工过程运行的稳定和安全,须对化工系统进行柔性分析。此外,化工过程中的滞后现象很常见,比如因过程具有中间储罐、串级系统或循环返料而存在的传质上的滞后等等。这在以往的柔性分析文献中往往被忽略。为了对同时受到不确定参数和时滞因素影响的动态系统进行柔性分析,本文将时滞因素加入到Dimitriadis和Pistikopoulos提出的动态柔性分析框架中,形成了含固定时滞的动态系统柔性分析框架。通过分析时滞对系统状态变量的影响,本文提出了以有限元正交配置方法为载体的固定时滞的处理方法。在此基础上,进一步提出了含固定时滞的动态柔性分析问题的求解方法,即将本文中的固定时滞处理方法和有效约束集策略嵌入到有限元正交配置方法中,通过离散化去除表达式中的时间因素,通过固定时滞处理方法去除时滞因素,再通过有效约束集策略将双层优化问题转化为单层优化问题,最终将问题转化为混合整数非线性规划问题,并借助MATLAB进行求解。为了对所提方法进行验证,本文以一个典型的动态时滞系统—含循环返料结构的两级反应系统为例,先后对其时滞固定情况下的可行性问题和柔性指数问题进行了分析研究,结果表明,方法具有可行性。最后,本文通过对时滞的不确定性进行分析,得出了以有限元正交配置方法为基础的固定时滞问题处理方法无法处理含不确定时滞的问题的结论。为此,本文提出了一种用于估算含不确定时滞的动态系统柔性指数的较为精确的方法。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ050

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