化工过程最优控制PDF电子书下载

第一章 概述 1

第一节 化工过程最优化问题的数学描述及类型 1

一、概述 1

二、化工过程最优化问题的数学描述 4

三、化工过程最优化问题的内容 6

第二节 最优化的目标函数 7

一、目标函数的基本形式 7

二、确定过程目标函数时应用注意的几个问题 9

三、化工过程最优化目标函数举例 12

第三节 最优化的约束条件 18

一、最优化的约束条件 18

二、约束条件具有的特性 20

第四节 化工过程最优化的数学模型 21

一、建立数学模型的一些基本考虑 21

二、过程数学模型的建立 22

三、建立数学模型中应注意的几个问题 26

四、典型化工过程数学模型举例 29

第二章 化工过程在线静态最优化 38

第一节 概述 38

一、在线静态最优化的特点 38

二、化工过程静态最优化的三种类型 40

三、静态最优化的目标函数与约束条件 40

第二节 静态最优化方法 44

一、概述 44

二、无约束条件的最优化方法 46

三、具有约束条件的最优化方法 56

四、大型问题的分解-协调方法 66

第三节 在线最优操作 72

一、化工过程最优操作条件的分析 72

二、多级冷却系统最优操作条件的确定 83

三、流动床催化裂化(FCC)过程的最优化 90

四、磷酸盐干燥炉静态最优控制 97

五、化学反应器最优操作条件的确定 104

第四节 最优资源分配 111

一、概述 111

二、n级错流萃取过程溶剂量的最优分配 112

三、含有单循环的错流多级萃取过程溶剂量的最优分配 118

第五节 生产过程的最优调度 124

一、概述 124

二、周期性生产并联设备间的最优调度 126

三、电厂负荷的最优调度 133

四、生产运输的最优调度 135

五、催化剂最优更换周期的确定 138

第六节 在线静态最优化的设计和经济效益 143

一、在线静态最优化的设计与实施中的几个问题 143

三、静态最优化经济收益预估的方法 145

二、在线静态最优化的经济效益 145

第三章 化工过程动态最优控制方法 152

第一节 概述 152

一、动态最优控制问题的提法 152

二、闭环控制结构形式 153

三、目标函数和容许控制 153

第二节 最大值原理的应用 156

一、最大值原理 156

二、线性二次型问题 160

三、最大值原理在精馏塔控制中的应用 167

四、离散最大值原理在连续搅拌反应器最优化中的应用 176

五、最大值原理在一类管式过程控制中的应用 181

第三节 时间最优控制在化工过程控制中的应用 188

一、时间最优控制原理 188

二、精馏塔的最优开关控制 195

三、给定值变化时化工过程的时间最优控制 202

四、锅式搅拌间歇反应器自适应时间最优计算机控制 208

第四节 动态规划在化工过程控制中的应用 213

一、动态规划原理及计算方法 213

二、用动态规划解离散最优控制系统 222

三、吸收塔的最优控制 225

第五节 卡尔曼滤波器的应用 229

一、基本卡尔曼滤波器 229

二、初始信息和模型参数变化时卡尔曼滤波器的改进 235

三、非线性卡尔曼滤波器 242

四、卡尔曼滤波器在化工过程控制中的应用举例 244

第六节 次最优控制系统及其应用 265

一、次最优控制算法 265

二、连续锅式搅拌反应器(CSTR)的次最优控制 269

三、非线性吸收塔的次最优控制 274

一、模态控制原理 277

第七节 模态控制 277

二、双效蒸发器的模态控制 280

第四章 化工单元过程的最优控制 285

第一节 蒸发过程的最优控制 285

一、蒸发过程的数学模型及简化 285

二、双效蒸发器的多变量最优反馈控制 297

三、双效蒸发器多变量最优前馈-反馈控制 301

四、双效蒸发器在给定值改变时的最优控制 303

五、双效蒸发器的时间最优控制 308

六、双效蒸发器模型参考自适应控制(MRAC) 316

第二节 精馏过程的最优控制 319

一、精馏过程的数学模型及简化 322

二、二元精馏塔塔顶产品浓度的最优反馈控制 331

三、二无精馏塔两端产品纯度的最优控制 337

四、精馏塔在线离散动态最优控制 346

五、二元精馏塔的多变量解耦控制 354

六、自校正调节器在二元精馏塔中的应用 361

七、多元精馏塔的推断控制 377

第三节 化学反应过程的最优控制 391

一、连续搅拌锅式反应器的时间最优控制 391

二、连续锅式搅拌反应器的次最优控制 398

第五章 化工装置(工厂)最优控制应用示例 418

第一节 化工装置最优化数学模型 418

一、催化裂化装置的最优化数学模型 418

二、以乙烷、丙烷为原料的乙烯装置的最优化模型 424

第二节 氨合成塔最优计算机控制 433

一、氨合成塔动态数学模型的开发 434

二、PI和多回路控制器的设计 443

三、离散线性二型最优控制 447

四、各种控制算法的比较 453

第三节 应用动态规划法使氨生产最优化 453

一、大型氨厂数学模型的建立 454

二、最优化目标函数的确立 456

三、最优化的求解 459

第四节 乙烯装置裂解炉收率计算机最优控制 459

一、概述 459

二、乙烯裂解炉的最优操作条件 462

三、乙烯裂解炉最大收益控制 465

四、用最大值原理求丙烷裂解炉最优操作条件 469

第五节 工业锅炉局部状态反馈控制 476

一、多变量控制系统局部状态反馈的设计方法 476

二、工业锅炉的数学模型 483

三、工业锅炉的局部状态反馈控制 485

第六节 大型化工装置模态控制方法 488

一、一类典型化工装置的数学模型 488

二、典型化工装置模态控制系统的设计 499

参考文献 506