受生物启发的化工过程优化建模方法及应用研究

批准号:
61573311
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
王宁
依托单位:
学科分类:
F0302.控制系统与应用
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵进慧、张丽、孙哲、付尧、郝利帆、朱媞媞、卢帅、张程程、陈龙
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中文摘要
化工过程具有不确定性、非线性、多目标、多约束等特点,其建模是实现生产过程安全、优化操作和先进控制的有效手段。研究不确定环境下的化工过程建模策略已成为工程实际的迫切需要。本项目将深入研究受生物启发的智能优化方法,探索解决具有不确定性的化工过程建模的有效途径。受生物DNA、RNA和蛋白质启发,基于遗传信息表达和分子操作,提出新的单目标和多目标的DNA遗传算法;受膜结构与功能启发,基于进化计算和DNA计算,提出新的单目标和多目标膜计算优化方法;建立化工过程参数模型和非参数模型;采用数值仿真来研究建模策略的适应性;以催化裂化装置和汽油调合过程为背景进行应用研究,考察理论方法的有效性,形成具有普遍指导意义的化工过程建模理论和方法。本项目的研究将为化工过程建模提供新的研究方向和思路,为优化建模的工程应用提供理论依据,具有十分重要的理论意义和应用价值。
英文摘要
Chemical processes have the features of complexity, uncertainty, nonlinearity, multi-objective, multi-constraint, multi-resource coordinated with one another. Process modeling is the key technology to realize the purpose of safety production, optimal operation and advanced control. It is urgent to develop the new modeling strategy of chemical processes under uncertain environments. By going deep into investigate bio-inspired optimization algorithms, this project will explore efficient ways to track the challenging problems of chemical process modeling under uncertainties. Inspired by biological DNA, RNA,protein, and based on genetic information expression and molecular computing, the novel single-objective/ multi-objective DNA genetic algorithms will be proposed. Inspired by membrane structure and functions, and based on evolution computing and DNA computing, the novel single-objective/multi-objective membrane computing based optimization algorithms will be proposed. Both the parameter models and non- parameter models of chemical processes are established under uncertainties. The robustness and flexibility of the process modeling strategies are investigated in detail through numerical simulations. Applications in fluid catalytic cracking processes and gasoline blending processes will demonstrate the efficiency of proposed approaches. The research of this project will provide new research fields and directions for modeling of chemical processes, and offer theoretical basis of engineering applications of optimization modeling. This project has the extremely important theory significance and application value.
化工过程的高精度建模是实现生产过程安全、优化操作和先进控制的有效手段。本项目深入研究了复杂化工过程的智能优化建模方法。受生物RNA、DNA和蛋白质的启发,提出了突环交叉操作RNA遗传算法,协同进化RNA遗传算法,自适应遗传策略RNA遗传算法,引力搜索RNA遗传算法,布谷鸟行为RNA遗传算法等多种RNA遗传算法。将分子操作与智能优化算法相融合,提出了受RNA分子剪接过程启发的布谷鸟算法等方法。受膜结构和功能启发,提出了具有膜交流机制的布谷鸟算法和具有对象年龄特征膜计算优化算法等。提出了观察蜂搜索的布谷鸟,具有爆炸算子的布谷鸟算法,灰狼RNA遗传算法等多种混合智能优化算法。将所提出的智能优化方法用于求解化工过程和工业对象优化建模问题;采用数值仿真来研究优化建模策略的鲁棒性、适应性;以炼油厂FCCU反应再生系统、主分馏塔等为背景进行应用研究,考察理论方法的有效性,形成具有普遍指导意义的优化建模理论。本项目的研究为化工过程优化建模提供了新的研究方向和思路,为其工程应用提供了理论依据,具有十分重要的理论意义和应用价值。本项目已经在国际国内学术期刊和会议发表论文9篇,其中已被SCI收录7篇,被EI收录7篇,申请国家发明专利9项,获授权的发明专利3项。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1049/iet-syb.2018.5015
发表时间:2018-12-01
期刊:IET SYSTEMS BIOLOGY
影响因子:2.3
作者:Zhang, Wei;Zhang, Feng;Wang, Ning
通讯作者:Wang, Ning
DOI:10.16866/j.com.app.chem201711009
发表时间:2017
期刊:计算机与应用化学
影响因子:--
作者:高玉梦;邢艺凡;付杰;张伟;赵进慧
通讯作者:赵进慧
Cuckoo search algorithm with onlooker bee search for modeling PEMFCs using T2FNN
布谷鸟搜索算法与旁观者蜜蜂搜索一起使用 T2FNN 建模 PEMFC
DOI:10.1016/j.engappai.2019.07.019
发表时间:2019-10
期刊:Engineering Applications of Artificial Intelligence
影响因子:8
作者:朱笑花;王宁
通讯作者:王宁
Application of coRNA-GA based RBF-NN to model proton exchange membrane fuel cells
基于coRNA-GA的RBF-NN在质子交换膜燃料电池模型中的应用
DOI:10.1016/j.ijhydene.2017.11.027
发表时间:2018-01
期刊:INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY
影响因子:7.2
作者:张丽;王宁
通讯作者:王宁
DOI:10.3785/j.issn.1008-973x.2017.07.018
发表时间:2017
期刊:浙江大学学报(工学版)
影响因子:--
作者:朱笑花;王宁
通讯作者:王宁
CD4+T细胞中焦亡家族分子GSDMD在抗肿瘤免疫中的调控作用及机制研究
- 批准号:QN25H160114
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2025
- 负责人:王宁
- 依托单位:
未成熟卵母细胞体外培养对F2代小鼠脑组织基因表达影响、作用机理及隔代效应研究
- 批准号:81200475
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:23.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:王宁
- 依托单位:
基于生物计算的优化调度理论及在流程工业中的应用研究
- 批准号:60874072
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:29.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:王宁
- 依托单位:
神经非模型控制理论及应用研究
- 批准号:69774023
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:8.0万元
- 批准年份:1997
- 负责人:王宁
- 依托单位:
国内基金
海外基金
