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可拓理论在过程工业中的应用研究

徐圆  
【摘要】: 近年来,过程工业生产规模不断扩大,生产过程日趋复杂多变,传统的工业应用技术逐渐难以满足实际生产运行的需求。因此,如何进一步研究生产过程中现代自动化技术,更好地确保生产安全、保证产品质量以及提高生产效益成为人们关注的焦点。 可拓理论是一门新兴的原创性学科,其采用形式化的模型探讨事物拓展的可能性及开拓创新的规律与方法,以基元理论、可拓集理论和可拓逻辑为理论核心,通过可拓分析、可拓变换、可拓推理等形成解决矛盾问题策略的有效方法。由此,本文针对工业生产中的过程建模变量选择、报警监控系统管理及操作调节方案设计等问题,在传统工业应用技术基础上,结合可拓理论,提出了过程建模变量可拓选择方法、过程报警监控系统可拓管理方法及过程操作调节可拓方案设计方法,并实现了其在精对苯二甲酸溶剂系统和高密度聚乙烯串级聚合反应过程中的具体工业生产应用。 本文研究内容如下: 为更好的进行过程模拟及预测,针对过程模型化研究中变量选择问题,采用基元模型统一化描述过程变量,运用基元模型的可拓性及其变换方法研究过程变量间的可拓性问题,并通过改进权重算法判断过程变量重要性,最终实现过程建模变量可拓选择。 随着生产安全要求的不断提高,报警监控系统管理越发重要,采用基元模型构建报警监控可拓体系,运用关联函数定量化报警监控参数与系统状态间关系,并通过改进权重算法计算报警监控参数权重,最终实现报警监控系统可拓管理。 针对过程工业中节能降耗问题,对操作调节进行方案设计,采用基元模型进行可拓方案描述,运用基元模型的可拓性及其变换方法拓展操作调节方案,结合可拓评价方法及改进权重算法选取最佳调节方案,最终实现操作调节可拓方案设计。 为验证过程建模变量可拓选择方法、报警监控系统可拓管理方法及操作调节可拓方案设计方法的可行性及有效性,将其分别应用于中石化某分公司PTA溶剂系统及中石油某分公司HDPE串级聚合反应过程中,用于解决具体生产过程建模变量选择、报警监控管理以及操作调节方案设计等问题。 本课题创新之处在于将可拓理论中的基元模型描述引入到过程系统工程领域,将基元模型可拓性及其变换方法、关联函数可拓关系构建与可拓评价方法分别有效地融于过程建模变量选择、报警监控管理及操作调节方案设计中并实现了具体生产过程应用,同时针对实际需求对相关理论进行了创新和改进,使其更能适应实际的需要,为实现现代化工业生产过程模拟、决策及优化控制提供了新途径。


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