[发明专利]一种基于IDP的工业过程动态优化系统及方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及工业过程控制领域，尤其是一种基于IDP(Iterative DynamicProgramming，迭代动态规划方法)的工业过程动态优化系统。

(二)背景技术

工业过程系统优化是化工过程设计、操作及控制的一个重要环节。在很多情况下，尤其是动态工业过程中，所涉及到的工业过程系统优化模型是以一组复杂的大规模非线性微分方程组来表示的；对于这样的大规模非线性多维动态优化系统的优化来说，如何高效、快捷地寻找到其全局最优解是动态优化应用技术领域的一个关键技术。

尽管目前一些通过间接或直接的方法已经能够寻找到最优解，比如控制变量参数化方法，同步策略方法等，但是很难既可准确快速地寻找到工业过程的最优控制曲线，又可寻找到工业过程动态优化系统的全局最优解。

(三)发明内容

为了克服已有工业过程动态优化系统的很难既可准确快速地寻找最优解、适用性差的不足，本发明提供一种能够准确快速找到动态非线性工业过程的最优解、适用性广的基于IDP的工业过程动态优化系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于IDP的工业过程动态优化系统，包括与工业过程对象连接的现场智能仪表、DCS系统以及上位机，所述的DCS系统由数据接口、控制站、数据库构成；智能仪表、DCS系统、上位机依次相连，所述的上位机包括：

初始化处理模块，用于对数据进行初始化处理，对状态变量x和控制变量u进行初始赋值，采用以下步骤来完成：

1)将时间区间[0，t_f]分成P小段，(0，t₁)，(t₁，t₂)…(t_p-2，t_p-1)，(t_p-1，t_p)；每个时间段的长度取为L＝t_f/P；

2)设定控制变量u的初始可行域r和缩减因子α，取r＝[u^lb，u^ub]，其中上标lb、ub分别表示上、下边界；α取在0～1之间，在控制变量的可行域范围内均匀地选取M个控制变量值，作为控制变量的初值u⁰；

3)将N个控制变量{u⁰±[H/(N-1)]×r，H＝2，4，…N-1}，在P个时间段上，将状态变量方程积分N次，得到一组N×P维的状态变量值，作为状态变量的初始值；

约束处理模块，用于处理优化过程中不满足生产条件的变量，采用如下步骤来实现：

1)首先，处理状态变量x的终值约束x(t_i)≤x_i(t_f)，取o_i＝|x_i(t_f)-x(t_i)|；

2)其次，处理状态变量x的上下界约束，依照式(1)取：