大型聚乙烯連續(xù)生產(chǎn)過程中多牌號切換的優(yōu)化策略研究.pdf

1、在大型聚乙烯生產(chǎn)中，根據(jù)熔融指數(shù)和密度的不同，將聚乙烯劃分為上百種牌號的產(chǎn)品。由于消費者在不同時期內(nèi)對產(chǎn)品的需要不同，所以企業(yè)被迫在單個反應器上通過頻繁切換操作來生產(chǎn)不同牌號的聚乙烯產(chǎn)品。隨之而來的是牌號切換所耗費時間較長、產(chǎn)生的不合格廢料量多、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，因此對聚乙烯牌號切換的優(yōu)化策略研究，在理論與實踐指導中都具有很大的價值。
　　 首先，本文首次將大型聚乙烯生產(chǎn)中普遍存在的冷凝操作約束引入到優(yōu)化目標函數(shù)中。針對產(chǎn)品

2、的波動問題，將路徑約束也考慮到目標問題中。為實現(xiàn)切換時間最短和切換過程中產(chǎn)生的廢料量最少的目的，采用線性加權(quán)和法將多目標優(yōu)化轉(zhuǎn)化成單個目標優(yōu)化問題。牌號切換優(yōu)化模型是非線性動態(tài)的，而且優(yōu)化參數(shù)較多，同步策略是求解這種有路徑約束的大型非線性DAE系統(tǒng)的有效方法。但常規(guī)同步策略算法在有限元邊界處未必可導，本文對同步策略進行了改進，通過在有限元邊界點處增加導數(shù)約束，提高了其求解性能。此外，在SQP求解中，引入罰函數(shù)自由的非單調(diào)線搜索技術(shù)，避免

3、了罰函數(shù)及罰參數(shù)對最終結(jié)果的影響。通過對兩個實際牌號的仿真，對這種方法進行了驗證。
　　 其次，為了克服同步優(yōu)化算法在同時求解終端時間和控制策略中存在的不穩(wěn)定及該算法最優(yōu)解對初始值依賴性大的缺陷，本文采用分步優(yōu)化思想將牌號切換優(yōu)化問題分解為終端時間固定問題和動態(tài)調(diào)整終端時間參數(shù)問題兩步。然后，將具有全局搜索能力的啟發(fā)式算法應用到分解后的問題中，第一步采用進化效率極高的文化算法，第二步采用較簡單的粒子群算法。仿真結(jié)果證實了結(jié)果的穩(wěn)