[发明专利]一种基于系统运行模式的双酚A结晶过程滚动优化方法

说明书

本发明公开了一种基于系统运行模式的双酚A结晶过程滚动优化方法，属于化工流程制造业领域。本发明的双酚A结晶过程的滚动优化方法分为四个步骤，第一步是过程数据的采集与预处理，第二步是系统运行模式的构建，第三步是基于模式的批次数据对齐，第四步是建立模式与质量指标之间的定量关系，利用滚动优化策略求解最优的操作条件，利用统计分析算法，将模式的概念引入到双酚A结晶过程的优化中，从传统的基于原变量形式的优化方法转化为基于变量隐含的过程运行模式的优化方法，弥补了传统优化方法在数据利用上的不足，而后通过预测与修正的滚动优化策略，及时校正操作条件以适应复杂工况。

技术领域

本发明涉及一种基于系统运行模式的双酚A结晶过程滚动优化方法，属于化工流程制造业领域。

背景技术

双酚A结晶过程属于间歇性工业生产，在整个生产过程中无稳定的工作点，具有多个操作阶段和显著的非线性。双酚A结晶过程的质量指标(如晶体纯度、晶体产品粒度、原料转化率等)与设定的操作状态或操作轨线密切相关。为了使双酚A结晶过程处于最优的操作条件，达到期望的控制变量指标，传统优化策略是建立过程的机理模型，对操作条件寻优。

但双酚A结晶过程复杂，建立准确的机理模型十分困难而且费用昂贵。其间歇性的生产方式也使得大部分的优化方法难以直接使用。因而，寻找一种有效的优化方法成为企业的普遍需求。

在大数据背景下，工业运行数据存储能力不断提高，数据挖掘技术不断发展，因此本发明利用生产过程中的大量数据，提出一种基于模式的双酚A结晶过程滚动优化方法，利用统计分析算法，将系统运行模式的概念引入到双酚A结晶过程的优化中，从传统的基于过程变量的优化方法转化为基于系统运行模式的优化方法，弥补了传统优化方法在数据利用上的不足，而后通过预测与修正的滚动优化策略，及时校正操作条件以适应复杂工况。系统运行模式不仅考虑设定操作条件对质量指标的作用，也考虑了在这一操作条件下其他过程变量对质量指标的作用，由于蕴含了更多的过程信息从而更能准确的建立质量指标与操作条件间的关系，确保优化效果，稳定产品质量，提高经济效益，促进基于数据的优化技术在双酚A结晶过程的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于系统运行模式的双酚A结晶过程滚动优化方法，将利用系统运行模式进行优化的思路应用到双酚A结晶过程，从过程的设定操作轨线数据及与过程变量数据中提取揭示过程内部物理、化学等本质特征状态的模式；然后建立模式与质量指标之间的定量关系，利用滚动优化策略求解最优的操作条件。

本发明采用的技术方案：

双酚A结晶过程的滚动优化方法分为四个步骤，第一步骤是过程数据的采集与预处理，第二步骤是系统运行模式的构建，第三步骤是基于模式的批次数据对齐，第四步骤是建立模式与质量指标之间的定量关系，利用滚动优化策略求解最优的操作条件；具体步骤如下：

步骤1)：过程数据的采集与预处理

采集双酚A结晶过程的设定操作轨线数据，过程变量数据及质量指标数据，通过剔除异常数据、补足缺失数据及标准化数据的方式进行数据预处理；采集双酚A结晶过程设定操作轨线数据为温度数据，过程变量数据为结晶罐温度、结晶罐压力、管道温度等过程变量数据；

步骤2)：系统运行模式的构建

(1)对步骤一中预处理之后的数据进行变量选择，挑选出对质量指标贡献较大的变量，避免次要变量信息对关键变量信息的掩盖；所述的变量选择方法可为互信息熵法，相关系数法，LASSO正则化法，弹性网络，正交信号校正法等；

(2)利用变量提取方法获取过程的综合特征，得到系统运行模式P＝[P₁,P₂,…,P_k]，其中为第k个批次的模式，a为综合变量数目，a个综合变量是线性无关的，a小于变量提取方法前的数据维数，E为批次的采样点数；所述的变量提取方法是指主元分析、概率主元分析、动态主元分析、多向主元分析等技术；