A Two-Step Approach for Optimal Control of Kinetic Batch Reactor with electroneutrality condition

• Autorzy: Drąg P. , Styczeń K.

Warianty tytułu

PL

Dwustopniowe podejście do sterowania optymalnego reaktorem wsadowym z warunkiem elektroobojętności

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the article a Multi-Step Solution Technique were used. This technique enables to translate a complex optimal control problem to easier nonlinear programming problems. Efficiency of the designed algorithm was verified on a real-live optimal control problem of a stiff and highly nonlinear differential-algebraic system with constraints. One of the algebraic state equations takes the form of an electroneutrality condition, which ensures failure-free run of the production process. The simulations were executed in MATLAB, which is a commonly known programming environment.

PL

W artykule wykorzystano technikę wieloetapowego poszukiwania rozwiązania. W ten sposób złożony problem sterowania optymalnego można traktować jako grupę prostszych problemów programowania nieliniowego. Działanie wykorzystanego w pracy algorytmu najlepiej widać na problemie doboru optymalnego sterownia dla złożonego układu opisanego za pomocą nieliniowych równań różniczkowo-algebraicznych z ograniczeniami. Jedno z algebraicznych równań stanu przybiera postać warunku elektronetralności zapewniającego bezawaryjny przebieg procesu. Symulacje zostały przeprowadzone w środowisku MATLAB.

Słowa kluczowe

EN

optimal control; sequential quadratic programming; DAE systems

PL

sterowanie optymalne; sekwencyjne programowanie kwadratowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 88, nr 6
• Strony: 176--180
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., schem., wykr.

Twórcy

autor

Drąg P.

autor

Styczeń K.

• Wrocław University of Technology, Insitute of Computer Engineering, Control and Robotics,

Bibliografia

• [1] Manon P., Valentin-Roubinet C., Gilles G.: Optimal control of hybrid dynamical systems: application in process engineering, Control Engineering Practice, 10, 2002, pp. 133-149.
• [2] Xu X., Antsaklis P.J.: Optimal Control of Switched Systems Based on Parametrization of the Switching Instants , IEEE Transaction on Automatic Control 1, 2004, pp. 2-16.
• [3] Skowron M., Stycze´n K.: Metoda lambda-rzutowanego gradientu dla problemów optymalnego sterowania okresowego z ograniczeniami energetycznymi, Przegla¸d Elektrotechniczny, 11, 2004, pp. 1162-1165.
• [4] Petzold L.: Differential algebraic equations are not ode’s , SIAM J. Sci. Stat. Comput., Vol. 3, No. 3, September 1982, pp. 367-384.
• [5] Brennan K.E., Campbell S.L., Petzold L.R.: Numerical Solution of Initial-Value Problems in Differential-Algebraic Equations, SIAM, Philadelphia 1996.
• [6] Betts J.T.: Practical Methods for Optimal Control and Estimation Using Nonlinear Programming, Second Edition , SIAM, Philadelphia 2010.
• [7] Caracotsios M., Stewart W. E.: Sensitivity Analysis of Initial Value Problems with Mixed ODEs and Algebraic Equations, Computers and Chemical Engineering Vol. 9, No. 4, 1985, pp. 359-365.
• [8] Biegler L.T.: Nonlinear Programming. Concepts, Algorithms, and Applications to Chemical Processess, SIAM, Philadelphia, 2010.
• [9] Vassiliadis V.S., Sargent R.W.H., Pantelides C.C.: Solution of Class of Multistage Dynamic Optimization Problems. 1. Problems without Path Constraints, Ind. Eng. Chem Res. 33, 1994, pp. 2111-2122.
• [10] Vassiliadis V.S., Sargent R. W.H., Pantelides C.C.: Solutionof Class of Multistage Dynamic Optimization Problems. 2. Problems with Path Constraints, Ind. Eng. Chem Res. 33, 1994, pp. 2123-2133.
• [11] Fletcher R., Leyffer S.,: Nonlinear programming without a penalty function , Math. Program., Ser. A 91, 2002, pp. 239-269.
• [12] Gill P.E., Murray W., Saunders M.A.: SNOPT: An SQP Algorithm for Large-Scale Constrained Optimization , SIAM Review, Vol. 47, No. 1, 2005, pp. 99-131.
• [13] Leineweber D.B., Bauer I., Bock H.G., Schlöder J.P.: An efficient multiple shooting based reduced SQP strategy for large scale dynamic process optimization. Part 1: theoretical aspects, Computers and Chemical Engineering, 27, 2003, pp. 157-166.
• [14] Nocedal J., Wright S.J.: Numerical Optimization. Second Edition, Springer, Nowy Jork, 2006.
• [15] Boggs P.T., Tolle J.W.: Sequential Quadratic Programming, Acta Numerica 1996.
• [16] Styczen K., Drag P.: A modified multipoint shooting feasible-SQP method for optimal control of DAE systems, Proceedings of Federated Conference on Computer Science and Information Systems (FedCSIS), 2011, pp. 477 - 484.