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基于实时优化技术的乙烯装置模拟与优化研究的开题报告
一、选题背景
乙烯是一种重要的基础化工原料，广泛应用于制造聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等合成树脂和塑料。随着社会经济的发展，人们对乙烯的需求越来越大，而乙烯的生产成本也越来越高。如何提高乙烯的生产效率、降低生产成本，已成为乙烯生产企业需要解决的重要问题。
实时优化技术是近年来发展起来的一种重要技术，它是将模型预测控制（MPC）技术、在线优化技术和过程控制技术有机地结合起来，对生产过程进行实时监测和优化，达到最优化的生产目标。实时优化技术可分为基于状态估计的方法和基于模型预测的方法。其中，基于模型预测的方法是一种比较成熟的实时优化方法，它通过计算机模拟模型进行可行性分析，然后给出实时的工艺优化控制策略，以实现优化生产目标。
本文选题基于上述背景，利用实时优化技术对乙烯装置进行模拟和优化研究，旨在提高生产效率、降低生产成本，并为乙烯生产企业提供可靠的技术支持。
二、研究内容
本文主要研究内容包括：乙烯装置的数学模型建立、实时优化控制策略的设计和验证、实验数据的模拟和分析等方面。
1.乙烯装置的数学模型建立
乙烯装置是由多个单元操作组成的复杂系统，涉及到热力学、化学、动力学等多个领域，因此需要建立一个能够准确描述乙烯装置运行状态的数学模型。本文将采用基于动态质量平衡的建模方法，利用AspenPlus软件对乙烯装置进行建模，并验证模型的准确性。
2.实时优化控制策略的设计和验证
基于乙烯装置的数学模型，本文将采用基于模型预测的实时优化控制策略，利用Matlab/Simulink软件进行控制器设计和仿真验证。实时控制策略将根据当前操作状态和生产目标，计算出最优控制策略，通过调整装置操作参数，来实现生产过程的最优化。
3.实验数据的模拟和分析
本文将采用实验数据模拟方法，对乙烯装置进行实时优化控制，收集装置运行数据，利用Matlab进行数据分析，分析实验数据的变化趋势，探究装置运行规律，并对优化控制策略进行修正和优化。
三、研究意义
本文将利用实时优化技术对乙烯装置进行模拟和优化研究，探究在实际生产中如何通过优化控制策略来提高生产效率、降低生产成本。该研究不仅可以为乙烯生产企业提供可靠的技术支持，也能为其他化工行业的实时优化研究提供借鉴和参考。此外，该研究还能为实时优化技术的发展和应用提供一定的理论指导和技术支持。
四、研究方法
本文采用建模仿真和实验数据模拟的方法，包括以下若干步骤：
1.对乙烯装置进行数学模型建立，包括质量平衡、热力学计算、动力学模拟等方面。
2.基于模型预测的实时优化控制策略，采用Matlab/Simulink软件进行控制器设计和仿真验证。
3.利用实验数据模拟方法对优化控制策略进行验证和修正，收集装置运行数据，利用Matlab进行数据分析。
五、论文结构安排
本文总共分为六个章节，各章节内容如下：
第一章：绪论。本章主要介绍本研究的选题背景和研究意义、本文的研究内容和方法、研究的主要技术路线等方面。
第二章：乙烯装置的数学模型建立。本章主要介绍建立乙烯装置的数学模型所需要的基本方法和步骤，包括装置结构描述、物料平衡、能量平衡、动力学模拟等方面。
第三章：基于模型预测的实时优化控制策略设计。本章主要介绍基于模型预测的实时优化控制策略的设计方法和步骤，包括控制器设计、模型预测算法、工艺优化策略等方面。
第四章：实时优化控制模拟仿真。本章主要介绍利用Matlab/Simulink软件对优化控制策略进行仿真模拟的方法和步骤，包括仿真模型建立、仿真参数设置、仿真结果分析等方面。
第五章：实验数据模拟和分析。本章主要介绍利用实验数据模拟和分析方法对优化控制策略进行验证和修正的方法和步骤，包括数据收集、数据模拟、数据分析等方面。
第六章：结论与展望。本章主要总结研究成果和发现，分析存在的问题和不足，并展望未来的研究方向和发展趋势。