動態(tài)優(yōu)化問題的移動有限元算法研究.pdf

1、優(yōu)化是工業(yè)過程中實現(xiàn)節(jié)能減排的一項重要技術(shù)手段。近些年來，隨著工業(yè)界對優(yōu)化的需求逐漸增加和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，動態(tài)優(yōu)化問題逐漸成為過程系統(tǒng)工程領(lǐng)域的一項重要研究內(nèi)容。聯(lián)立法將連續(xù)問題離散為非線性規(guī)劃(NLP)問題，具有求解效率高、穩(wěn)定性好的特點。相比于其它求解方法，聯(lián)立法具有更加廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。但現(xiàn)階段采用聯(lián)立法求解動態(tài)優(yōu)化問題仍然存在著一些問題有待解決，如離散化精度問題、解的最優(yōu)性問題、在線過程的實時性問題等。本文以聯(lián)立法為基礎(chǔ)，

2、聚焦于上述三個問題，分別針對典型的化工過程和球床模塊式高溫氣冷堆核電站(HTR-PM)的變負(fù)荷過程展開研究。
　　本文的主要內(nèi)容和成果如下:
　　1.深入研究了基于有限元正交配置的聯(lián)立法的基本原理，分析了正交配置點的性質(zhì)，隨后分別針對化工過程廣泛存在的非奇異最優(yōu)控制問題與奇異最優(yōu)控制問題進(jìn)行數(shù)值實驗。
　　2.聯(lián)立法通過有限元對動態(tài)優(yōu)化問題進(jìn)行離散化求解，針對離散化過程中產(chǎn)生的離散化精度問題、解的最優(yōu)性問題和控制作用間

3、斷點確定問題，全面比較分析了前人提出的移動有限元法(MFE)，并指出了移動有限元法存在的不足之處。
　　3.當(dāng)前的移動有限元法在求解動態(tài)優(yōu)化時存在的兩點不足:一是增加了原NLP問題的非線性程度，對于大規(guī)模問題的求解可能導(dǎo)致收斂失敗;二是只能針對單一的動態(tài)優(yōu)化問題，無法滿足多工況變換的需求。針對以上不足提出了基于兩層結(jié)構(gòu)的隨機(jī)采樣移動有限元法(RSMFE)，對算法求解得到的結(jié)果與移動有限元法進(jìn)行了比較分析。.
　　4.針對HT