基于遺傳算法的間歇過(guò)程優(yōu)化控制策略研究.pdf

1、隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,追求生產(chǎn)小批量、多品種、高附加值產(chǎn)品成為一種趨勢(shì),因此,在精細(xì)化工和制藥等領(lǐng)域越來(lái)越多地采用了間歇生產(chǎn)工藝。由于目前大多數(shù)的間歇發(fā)酵過(guò)程自動(dòng)化水平普遍較為落后,為了適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展、提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力,同時(shí)還要兼顧降低生產(chǎn)成本和環(huán)保的要求,研究開(kāi)發(fā)間歇發(fā)酵過(guò)程中的先進(jìn)的控制策略和各種優(yōu)化方法已經(jīng)成為迫切的需要。
　　 間歇發(fā)酵過(guò)程具有非線性、非穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)及多變量的特點(diǎn),與化工的連續(xù)過(guò)程有所不同,因而使得一些用于連

2、續(xù)過(guò)程的先進(jìn)控制算法和策略不再適合。
　　 遺傳算法作為一種隨機(jī)搜索和優(yōu)化算法,可以高效處理非線性問(wèn)題,同時(shí)具有全局優(yōu)化和易操作的特性。考慮間歇發(fā)酵過(guò)程的復(fù)雜性,同時(shí)基于全面關(guān)注發(fā)酵過(guò)程中間狀態(tài)的思想,提出了一個(gè)基于遺傳算法的新型優(yōu)化控制策略,通過(guò)由求解一系列端點(diǎn)時(shí)間不固定最優(yōu)控制子問(wèn)題得到整個(gè)間歇過(guò)程的最優(yōu)操作策略。同時(shí)為了克服遺傳算法容易陷入局部最優(yōu)和加快收斂速度,在自適應(yīng)遺傳算法基礎(chǔ)上對(duì)相關(guān)的遺傳算子進(jìn)行了改進(jìn),并將改進(jìn)后

3、的自適應(yīng)遺傳算法應(yīng)用到所提出的優(yōu)化控制策略之中。
　　 論文以青霉素發(fā)酵過(guò)程為研究對(duì)象,首先,充分考慮了影響發(fā)酵產(chǎn)量的菌體平均比生長(zhǎng)速率和流加時(shí)間間隔因素,給出了優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式,詳細(xì)給出了新型優(yōu)化控制策略并討論了算法的實(shí)現(xiàn),求解獲得整個(gè)發(fā)酵過(guò)程的最優(yōu)流加速率軌線；其次,對(duì)提出的優(yōu)化控制策略和等級(jí)策略進(jìn)行了仿真,驗(yàn)證了所提出的策略的可行性。同時(shí)將改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法應(yīng)用到優(yōu)化策略中,仿真表明它在局部尋優(yōu)和收斂速度上有了很大的