基于时空正交配置的电力-天然气互联系统最优校正控制方法

构建电力-天然气互联系统(EGIS)有助于促进能源结构转型,但同时造成了耦合系统间故障传播的风险。为消除EGIS中N-1故障造成的安全越限,防范连锁故障发生,该文提出一种基于时空正交配置(STOC)的EGIS最优校正控制方法。首先,针对偏微分方程描述的无限维气网动态管流模型,采用STOC在时空维度同时离散,转换为配置点处的有限维代数方程约束;然后,基于STOC气网动态管流约束和电网交流潮流约束,构建以校正控制代价最小为目标的安全约束最优能流模型,以获取最优校正控制策略;最后,通过算例验证了基于STOC方法与现有方法相比在精度和效率上的优越性,以及所得最优校正控制策略的有效性。所提方法在EGIS故障后具有在线辅助决策的应用潜力。

联立法中全局和局部正交配置算法

化工过程的动态优化控制命题大多可以写成微分代数混合方程组(differential algebraic equations)的形式,联立法是求解该类命题的一种重要的数值方法。目前联立法中常用的离散方法是局部法,其中有限元正交配置(orthogonal collocation on finite elements)具有精度高、计算量小、稳定性好等优点。然而伪谱法(pseudo-spectral method)作为一种全局法,在离散中也有独特的优点,特别是具有指数级的收敛速度和较高精度,而且产生的NLP规模较小。本文分别以有限元正交配置法和伪谱法代表局部法和全局法比较其原理,并讨论离散配置点以及其在两种方法上的不同应用,针对离散后两种方法产生的NLP,分别提出判据以保证足够的自由度,最后用连续DAEs与不连续优化控制两个例子进一步比较这两种方法得出,如果命题平滑采用PS方法具有更好的收敛速度。

鲁奇甲醇合成塔催化床二维数学模型的正交配置解

以CO加氢和CO_2加氢合成甲醇平行反应为独立反应,甲醇和CO_2为关键组分,建立了鲁奇副产蒸汽管壳型甲醇合成塔催化床的二维数学模型,用二维正交配置法求得催化床内各组分浓度和床层温度随轴向和径向分布。比较了二维正交配置法及差分解法求解结果和所化机时,并讨论了配置点数对计算结果和所化机时的影响。模拟计算表明,配置点数取4的二维正交配置法是较为理想的求解方法。

基于全局正交配置的非线性预测控制算法

针对非线性预测控制(NMPC)在线优化计算量大这一关键问题,提出一种基于全局正交配置的非线性预测控制算法。该算法以高阶插值正交多项式为基函数同时配置优化时域内的状态变量和控制变量,将连续动态优化问题转化为非线性规划问题(NLP)求解。全局正交配置可以使用较少的配置点而获得较高的逼近精度,这样即使NMPC使用很长的优化时域,离散化后得到的NLP问题的规模也比较小,能够有效地降低在线优化计算量。最后,以连续聚合反应过程为例验证了算法的有效性。

用正交配置法求解血液透析超滤的传质动力学模型

提出了血液透析、血液超滤和血液透析超滤过程传质的通用模型,并利用正交配置技术分析了影响传质速率的各种因素.结果表明,采用正交配置法进行上述传质过程的模拟时,简单的三点配置即与解析解的结果接近.采用正交配置法比有限差分法简单、快速和准确.

用正交配置技术估计固定床内的传热参数

用正交配置技术与非线性最小二乘估计固定床内的传热参数.用多通道巡回检测装置同时测定沿床层径向分布的40个正交配置点上的温度.系统地考察了床高、Re_p、d_t/d_p、气体入口温度、壁温对K_(er)和h_w的影响,并提出了以下的关联式k_(er)=0.199+0.015d_t/d_p+0.0020/1+14.15(d_p/d_t)~2Re_ph_w=33.4+4.23d_t/d_p+0.331/1+8.45(d_p/d_t)~2Re_p(5.5<d_t/d_p<13)(100<Re_p<500)

化学工程中分形问题的正交配置法

将欧氏空间中的正交配置法扩展到分数维的情况 ,并将它应用于化学工程中具有分形结构的反应扩散问题的计算 .并将计算结果与理论解的相应结果作了对比 .

C207铜基催化剂常压甲醇分解反应动力学(Ⅱ)催化剂效率因子正交配置解

在内循环无梯度反应器中常压下测定了工业颗粒C207催化剂甲醇分解反应宏观速率,测定了催化剂孔径分布和曲节因子,获得了催化剂效率因子的实测值。探讨了计算催化剂效率因子的甲醇单组分模型和多组分模型的正交配置解,颗粒催化剂存在中心平衡死区。在相同反应条件下,催化剂效率因子模型计算值与实测值的相对误差的绝对值的平均值在11%以内,结果表明计算模型是可行的。

多项式正交配置建立精馏塔简化动态模型

根据多项式正交配置原理,系统地给出了一种通用的精馏塔简化动态模型.其建模基本原理是将精馏塔的状态变量考虑成塔的轴向距离的连续可微函数,并用多项式近似描述,使得逐板机理模型大为简化,在简化动态模型中,综合考虑了物料及能量平衡、塔板水力学及再沸器动态特性,避免了汽液平衡的迭代计算,节省了计算时间.通过对脱乙烷精馏塔进行仿真,证明了该简化模型可以给出满意的计算精度.

精馏塔分段正交配置建模方法

针对具有多股进料及中间出料的复杂精馏塔，提出一种新颖的简化建模方法。通过对精馏塔合理分段以及运用多项式正交配置对每一塔段进行简化，可使精馏塔数学模型的维数显著降低，既合理地解决了由进料及中间出料引起的变量分布不连续问题，又有效地克服了全局正交配置方法的缺陷。通过对某一四元物系的丙烯腈萃取精馏塔的计算机仿真，证明该法的优越性．

适用于薄片体对称性问题的正交配置表的构造及其应用

以Ｊａｃｏｂｉ和Ｌｅｇｅｎｄｒｅ正交多项式为基础，构造出配置点数从１至２０且适用于薄片体对称性问题的正交配置表，并将正交配置表用于求解薄片体吸附剂在间歇吸附器内的液相吸附偏微分方程。结果表明：配置点数Ｎ＝１０左右，即可满足计算精度要求。因此，正交配置法具有所需节点数少、计算量小和能适应模型变化等优点。

失活甲醇合成铜基催化剂效率因子的正交配置解

本文建立了未中毒与孔口中毒情况下甲醇合成铜基催化剂效率因子的计算模型,用正交配置法计算了失活铜基催化剂在典型工业生产条件(5MPa Lurgi低压合成工艺、10MPa中压联醇工艺、25MPa石脑油制气高压合成工艺)下的效率因子。

气固非催化反应移动边界问题的拟稳态正交配置解法

本文以拟稳态条件下颗粒内部各点转化率的直接计算为基础，通过对边界移动问题的理论分析，用正交配置法求解移动边界问题。计算结果表明，该法准确、快速，适合于体积反应模型及粒子模型等气固非催化反应模型的求解。

正交配置法求CO_2和COS竞争吸收增强因子

用双膜理论建立了 CO2 和 COS在 N-甲基二乙醇胺水溶液中选择性吸收的传质动力学模型 ,并用正交配置法对方程组进行了数值求解 .化学吸收增强因子计算结果与文献中的实验结果对比 ,平均相对偏差小于± 1 3 %,模型与文献的计算值对比 ,平均相对偏差小于± 2 %.

正交配置法处理微分方程两点边值问题的辅助用表

根据正交配置法处理微分方程边值问题中的一些特点与规律,结合实际应用需要,设计了包括试解函数(y)配置点位置值ξj(N=3和5时)和配套的N+2阶方阵以及一阶、二阶微分向量(矩阵)在内的通用辅助用表,直接参阅查用,可省去一些繁琐的计算,再利用MATLAB软件或视具体情况部分编程处理,方便实用.

活性非均匀分布固体催化剂有效因子的正交配置计算

利用正交配置方法,对具有不同反应级数的不可逆反应系统中活性呈δ函数、均匀、直线、抛物线、幂函数分布的球形固体催化剂的有效因子做了计算。计算结果表明:该算法与其他多种算法比具有简单、迅速、精度高,且容易推广到复杂反应系统等优点,是工程上计算固体催化剂有效因子的实用方法。

精馏塔静态仿真──Ⅳ．分段正交配置方法的应用

将分段集结原理同多项式正交配置方法有机地结合起来，开发了一种新型的分段正交配置简化模型化方法。有效地克服了由精馏塔变量的不连续性所引起的模型误差，显著地提高了数学模型的准确度。通过对某丙烯腈萃取精馏塔的稳态仿真，充分证实了这种模型化方法的优越性。

精馏塔静态仿真──Ⅲ．多项式正交配置方法的应用

运用多项式描述精馏塔各个变量逐板分布的原理，可以显著减小精馏塔数学模型的维数，大大缩短仿真时间。所得简化模型具有较高的精度，且可根据需求进行相应的调整。通过对某脱乙烷精镏塔的静态仿真，证实了这种简化模型化方法的有效性。

精馏塔分段正交配置建模方法

针对具有多股进料及中间出料的复杂精馏塔,本文提出了一种新颖的简化建模方法。通过对精馏塔合理分段以及运用多项式正交配置对每一塔段进行简化,可使得精馏塔数学模型的维数显著降低,既合理地解决了由进料及中间出料引起的变量分布不连续问题,又有效地克服了全局正交配置方法的缺陷。通过对某一四元物系的丙烯腈萃取精馏塔的计算机仿真,证明了本文所给方法的优越性。