English version
ISSN 1817-2172, рег. Эл. № ФС77-39410, ВАК

Дифференциальные Уравнения
и
Процессы Управления

О журнале История Журнала Издатель Адреса Тематика Редакторский состав Рецензирование Для авторов Издательская этика Коллекция номеров English version

Алгоритм оптимизации начальных условий протекания химической реакции на основе кинетической модели

Автор(ы):

Евгения Викторовна Антипина

к.ф.-м.н., старший научный сотрудник управления научно-исследовательских работ
Уфимского университета науки и технологий

stepashinaev@ya.ru

Светлана Анатольевна Мустафина

д.ф.-м.н., проректор по развитию филиальной сети, заведующий кафедрой математического моделирования
Уфимского университета науки и технологий

mustafina_sa@mail.ru

Андрей Федорович Антипин

к.т.н., доцент кафедры прикладной информатики и программирования
Стерлитамакского филиала Уфимского университета науки и технологий

andrejantipin@ya.ru

Аннотация:

Разработан численный алгоритм поиска оптимальных концентраций реагентов химической реакции. Сформулирована постановка задачи определения оптимальных начальных концентраций исходных веществ на основе кинетической модели реакции, представляющей собой систему обыкновенных дифференциальных уравнений. Для решения поставленной задачи приведен генетический алгоритм с вещественным кодированием. Алгоритм модифицирован с учетом ограничения на значения начальных концентраций и условия, накладываемого на суммарную начальную концентрацию реагентов. Проведен вычислительный эксперимент для реакции синтеза бензилбутилового эфира под действием медьсодержащих катализаторов. Определены начальные концентрации исходных веществ, при которых достигается наибольшие значения концентраций целевых продуктов реакции.

Ключевые слова

Ссылки:

  1. Шатхан Ф. А. Применение принципа максимума к задачам оптимизации параллельных химических реакций // Автоматика и телемеханика. 1964. Т. 25, № 3. С. 368-373
  2. Байтимерова А. И., Мустафина С. А., Спивак С. И. Оптимизация каталитического процесса димеризации α -метилстирола на основе его кинетической модели // Башкирский химический журнал. 2008. Т. 15, № 22. С. 86-88
  3. Dadebo S. A., Mcauley K. B. Dynamic Optimization of Constrained Chemical Engineering Problems Using Dynamic Programming // Computers & Chemical Engineering. 1995. Vol. 19, Issue 5. P. 513-525
  4. Katoch S., Chauhan S. S., Kumar V. A Review on Genetic Algorithm: Past, Present, and Future // Multimedia Tools and Applications. 2021. Vol. 80. P. 8091-8126
  5. Antipina E. V., Antipin A. F., Mustafina S. A. Search for the Optimal Regime Parameters of a Catalytic Process Based on Evolutionary Computations // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2022. Vol. 56, Issue 2. P. 162-169
  6. Kozuch D. J., Stillinger F. H., Debenedetti P. G. Genetic Algorithm Approach for the Optimization of Protein Antifreeze Activity Using Molecular Simulations // Journal of Chemical Theory and Computation. 2020. Vol. 16, Issue 12. P. 7866-7873
  7. Antipina E. V., Mustafina S. A., Antipin A. F. Algorithm for Solving a Multiobjective Optimization Problem on the Basis of a Kinetic Chemical Reaction Model // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. 2021. Vol. 57, Issue 6. P. 668-674
  8. Трокоз Д. А. Метод параметрической оптимизации для широких нейронных сетей с использованием генетических алгоритмов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2021. Т. 23, № 2. С. 51-56
  9. Stastny J, Skorpil V, Balogh Z, Klein R. Job Shop Scheduling Problem Optimization by Means of Graph-Based Algorithm // Applied Sciences. 2021. Vol. 11, Issue 4. P. 1921
  10. Gulbaz R., Siddiqui A. B., Anjum, N. Balancer Genetic Algorithm-A Novel Task Scheduling Optimization Approach in Cloud Computing // Applied Sciences. 2021. Vol. 11, Issue 14. P. 6244
  11. Jalali Z., Noorzai E., Heidari S. Design and optimization of form and facade of an office building using the genetic algorithm // Science and Technology for the Built Environment. 2020. Vol. 26, Issue 2. P. 128-140
  12. Xie L., Chen Y., Chang R. Scheduling Optimization of Prefabricated Construction Projects by Genetic Algorithm // Applied Sciences. 2021. Vol. 11, Issue 12. P. 5531
  13. Migov D. A., Volzhankina K. A., Rodionov A. S. Genetic Algorithms for Drain Placement in Wireless Sensor Networks Optimal by the Relibility Criterion // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. 2021. Vol. 57, Issue 3. P. 240-249
  14. Антипина Е. В., Антипин А. Ф. Алгоритм расчета оптимальных начальных концентраций веществ химических реакций // Вестник Технологического университета. 2017. Т. 20, № 13. С. 84-87
  15. Карпенко А. П. Эволюционные операторы популяционных алгоритмов глобальной оптимизации // Математика и математическое моделирование. 2018. № 1. C. 59-89
  16. Koledina K. F., Gubaidullin I. M., Koledin S. N., et al. Kinetics and Mechanism of the Syntesis of Benzylbutil Ether in the Presence of Copper-Containing Catalysts // Russian Journal of Physical Chemistry. 2019. Vol. 93, Issue 11. P. 2146-2151

Полный текст (pdf)