專利名稱：一種環(huán)管式聚丙烯生產(chǎn)牌號切換軌跡優(yōu)化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及聚丙烯エ業(yè)過程牌號切換領域，特別地，涉及ー種環(huán)管式聚丙烯生產(chǎn)牌號切換軌跡優(yōu)化方法。
背景技術：
聚丙烯產(chǎn)品種類繁多，從通用類，到涂覆、紡絲、擠出以及改性類等，覆蓋了國民經(jīng)濟的各個領域，而生產(chǎn)不同的產(chǎn)品類型需要由各種樹脂牌號來區(qū)分。為了滿足市場對聚丙烯樹脂產(chǎn)品性能需求的多祥性，同時獲得良好的經(jīng)濟效益，聚丙烯生產(chǎn)廠家常常采取靈活的生產(chǎn)模式安排生產(chǎn)，因此，聚合裝置需要根據(jù)不同的聚合エ藝條件頻繁地切換牌號。然而，牌號切換過程呈現(xiàn)出強非線性、耦合性和不確定性等特點，使得切換操作伴隨著大量過渡時間和過渡料的耗費，影響了聚合裝置生產(chǎn)的綜合效益。牌號切換研究的主要目標是保證裝置平穩(wěn)安全運行的前提下，實現(xiàn)切換過程所用時間最短和過渡料最少，以此為標準，尋找在切換過程中操作變量及產(chǎn)品性能指標變化的優(yōu)化軌跡，這個問題屬于動態(tài)最優(yōu)化范疇。已有的關于聚烯烴牌號切換軌跡優(yōu)化過程的研究對此類問題的數(shù)值求解方法有序貫法和聯(lián)立法兩種，其中序貫法也稱控制向量參數(shù)化方法(CVP)，即將動態(tài)優(yōu)化問題轉化為非線性規(guī)劃問題，然后用非線性優(yōu)化算法(如序列ニ次規(guī)劃法-SQP)進行求解。CVP的優(yōu)點在于它是ー種可行路徑方法，主要在于控制量在控制時域內(nèi)離散后的優(yōu)化及對時間網(wǎng)格的選取，能有效地減少優(yōu)化參數(shù)和約束條件的個數(shù)，計算量相對較少。常用CVP方法中的時間網(wǎng)格通常是均勻劃分，即時間節(jié)點間距相等。對于均勻的網(wǎng)格優(yōu)化，要取得良好的控制效果往往需要較多的時間節(jié)點，并且在優(yōu)化過程中不會改變，這樣會導致ー個大規(guī)模非線性規(guī)劃問題。有文獻研究非均勻的網(wǎng)格優(yōu)化，采用遺傳算法或微分進化等隨機方法來優(yōu)化時間節(jié)點，但用此類非梯度的優(yōu)化方法將大大增加計算量。此外，聯(lián)立法在牌號切換軌跡優(yōu)化中也有研究，該方法使用有限元正交配置方法將連續(xù)狀態(tài)和控制變量離散化，轉為聯(lián)立非線性規(guī)劃問題，并且用簡化空間內(nèi)點法求解，但是求解規(guī)模巨大，需要專業(yè)的求解器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服已有方法的不足，提供一種基于變時間尺度控制向量參數(shù)化的環(huán)管式聚丙烯生產(chǎn)牌號切換軌跡優(yōu)化方法。本發(fā)明的技術解決方案為:建立了雙環(huán)管式丙烯本體聚合生產(chǎn)過程牌號切換軌跡優(yōu)化模型，同時基于變時間尺度的非均勻控制向量參數(shù)化方法有效求解最優(yōu)控制問題，即通過引入標準化時間變量，將非均勻參數(shù)化的最優(yōu)控制問題轉化為均勻參數(shù)化問題，并進一步化為非線性規(guī)劃問題用內(nèi)點優(yōu)化算法求解，同時優(yōu)化控制參數(shù)和時間節(jié)點，保證切換軌跡優(yōu)化效率。具體步驟如下:
(I)確定產(chǎn)品牌號切換配方。由聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度計劃，確定待切換的產(chǎn)品牌號，給出質(zhì)量指標的目標牌號區(qū)域和上下界約束，以及操作變量的操作范圍約束，同時給定雙環(huán)管聚丙烯動態(tài)機理數(shù)學模型和各變量初始狀態(tài)。(2)在保證聚丙烯裝置平穩(wěn)安全運行的前提下，實現(xiàn)牌號切換過程所用時間最短和過渡料最少，建立雙環(huán)管聚丙烯牌號切換過程軌跡優(yōu)化模型i l ,
權利要求
1.一種環(huán)管式聚丙烯生產(chǎn)牌號切換軌跡優(yōu)化方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟(I)確定產(chǎn)品牌號切換配方； 由聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度計劃，確定待切換的產(chǎn)品牌號，給出質(zhì)量指標的目標牌號區(qū)域和上下界約束，以及操作變量的操作范圍約束，同時給定雙環(huán)管聚丙烯動態(tài)機理數(shù)學模型和各變量初始狀態(tài)； 步驟(2)建立雙環(huán)管聚丙烯生產(chǎn)牌號切換過程軌跡優(yōu)化模型，
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)管式聚丙烯生產(chǎn)牌號切換軌跡優(yōu)化方法。本發(fā)明包括建立雙環(huán)管式丙烯本體聚合生產(chǎn)過程牌號切換軌跡優(yōu)化模型，同時基于變時間尺度的控制向量參數(shù)化方法有效求解軌跡優(yōu)化模型的最優(yōu)控制問題，即通過引入標準化時間變量，將非均勻參數(shù)化的最優(yōu)控制問題轉化為均勻參數(shù)化問題，并進一步化為非線性規(guī)劃問題后用內(nèi)點優(yōu)化算法求解，能同時優(yōu)化控制參數(shù)和時間節(jié)點，保證了切換軌跡優(yōu)化效率。本發(fā)明通過尋找在聚丙烯牌號切換過程中操作變量及產(chǎn)品性能指標變化的優(yōu)化軌跡，可保證聚丙烯裝置在平穩(wěn)安全運行的前提下，實現(xiàn)切換過程所用時間最短和過渡料最少，從而能夠節(jié)約經(jīng)濟成本，提高企業(yè)生產(chǎn)效益。
文檔編號G05B13/02GK103116274SQ20131004624
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權日2013年2月1日
發(fā)明者婁海川, 謝磊, 蘇宏業(yè), 古勇, 孫培, 榮岡 申請人:浙江大學