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

Численный алгоритм поиска оптимального температурного режима химического процесса на основе эволюционных вычислений

Автор(ы):

Евгения Викторовна Антипина

к.ф.-м.н., старший научный сотрудник управления научных исследований и разработок
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
Уфимского университета науки и технологий

andrejantipin@ya.ru

Аннотация:

Разработан алгоритм расчета оптимального температурного профиля химического процесса. Приведена постановка задачи оптимального управления химическим процессом. В качестве управления рассматривается температура реакционной смеси, на значения которой наложены ограничения. Сформулирована конечномерная аппроксимирующая задача, для решения которой построен алгоритм на основе метода дифференциальной эволюции. Работа алгоритма апробирована на промышленно значимом процессе получения фталевого ангидрида. Рассчитаны оптимальные температурные режимы, при которых достигаются наибольшая степень превращения исходного вещества, наибольшая концентрация целевого продукта и наименьшее содержание побочного продукта реакции.

Ключевые слова

Ссылки:

  1. Бояринов А. И., Кафаров В. В. Методы оптимизации в химической технологии. М. : Химия, 1975
  2. Santos LR., Villas-Bô as F., Oliveira A. R. L., et al. Optimized choice of parameters in interiorpoint methods for linear programming // Computational Optimization and Applications. 2019. Vol. 73. P. 535-574
  3. Ziyatdinov N. N., Emel’yanov I. I., Lapteva T. V., et al. Method of Automated Synthesis of Optimal Heat Exchange Network (HEN) Based on the Principle of Fixation of Variables // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2020. Vol. 54, No. 2. P. 144-162
  4. Biegler L. T. Integrated Optimization Strategies for Dynamic Process Operations // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2017. Vol. 51, No. 6. P. 910-927
  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, No. 2. P. 162-169
  6. 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
  7. Островский Г. М., Волин Ю. М. Методы оптимизации сложных химико-технологических схем. М. : Химия, 1970
  8. Mohamed A. W., Mohamed A. K. Adaptive guided differential evolution algorithm with novel mutation for numerical optimization // International Journal of Machine Learning and Cybernetics. 2019. Vol. 10. P. 253-277
  9. Xue B., Zhang M., Browne W. N., et al. A Survey on Evolutionary Computation Approaches to Feature Selection // IEEE Transactions on Evolutionary Computation. 2016. Vol. 20, No. 4. P. 606-626
  10. Рутковская Д., Пилиньский М., Рутковский И. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы. М. : Горячая линия-Телеком, 2013
  11. Карпенко А. П. Эволюционные операторы популяционных алгоритмов глобальной оптимизации // Математика и математическое моделирование. 2018. № 1. C. 59-89
  12. Антипина Е. В., Мустафина С. А., Антипин А. Ф. Численный алгоритм идентификации кинетической модели химической реакции // Вестник Технологического университета. 2019. Т. 22, № 9. С. 13-17
  13. Storn R., Price K. Differential Evolution - A Simple and Efficient Heuristic for global Optimization over Continuous Spaces // Journal of Global Optimization. 1997. Vol. 11. P. 341-359
  14. Антипина Е. В., Мустафина С. А., Антипин А. Ф. Программное обеспечение для автоматизации процесса поиска кинетических параметров химических реакций // Программные продукты и системы. 2020. № 1. С. 125-131
  15. Григорьев И. В., Михайлова Т. А., Мустафина С. А. О численном алгоритме метода вариаций в пространстве управлений // Фундаментальные исследования. 2015. № 5-2. С. 279-283

Полный текст (pdf)