Verfügbarkeit: Reactor network synthesis with guaranteed robust performance

Reactor network synthesis with guaranteed robust performance: = Synthese von Reaktornetzwerken mit robust garantierten Eigenschaften

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Zhao, Xiao 1983- (VerfasserIn)
Format:	Abschlussarbeit Buch
Sprache:	English
Veröffentlicht:	Düsseldorf VDI Verlag GmbH [2017]
Ausgabe:	Als Manuskript gedruckt
Schriftenreihe:	Fortschritt-Berichte VDI. Reihe 3, Verfahrenstechnik Nr. 952
Schlagworte:	Robustheit Dynamische Stabilität Unsicherheit Chemische Reaktion Prozessregelung Kaskadenreaktor Prozessoptimierung Parameterschätzung Kontinuierlicher Betrieb Hochschulschrift
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	Englische und deutsche Zusammenfassung
Beschreibung:	XIV, 171 Seiten Diagramme
ISBN:	9783183952038

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adam_text	CONTENTS NOTATION VIII 1 INTRODUCTION 1 1.1 REACTOR NETWORK SY N TH E SIS................................................................................ 1 1.1.1 MOTIVATION............................................................................................... 1 1.1.2 T A S K ........................................................................................................ 1 1.1.3 M ETHODS.................................................................................................. 2 1.2 DESIGN OF DECENTRALIZED CONTROL S YSTEM S .......................................................... 3 1.2.1 TASKS........................................................................................................ 4 1.2.2 M ETHODS.................................................................................................. 5 1.3 SIMULTANEOUS PROCESS AND CONTROL SYSTEM D E S IG N ........................................... 7 1.3.1 MOTIVATION............................................................................................... 7 1.3.2 METHODS . . . . ......................................................................................... 8 1.4 CONTENT AND GOALS OF THIS W ORK.......................................................................... 10 1.4.1 OVERVIEW ............................................................................................... 10 1.4.2 NEW FEATURES OF THIS W O R K .................................................................... 14 2 SOME PRELIMINARIES 17 2.1 DYNAMIC S YSTEM S............................................................................................... 17 2.2 EIGENVALUE AND SPECTRAL ABSCISSA FU N C TIO N S .................................................... 19 2.3 LYAPUNOV S TA B ILI TY ............................................................................................ 23 2.4 DYNAMIC RESPONSE............................................................................................... 25 2.5 EXTENSION TO DIFFERENTIAL-ALGEBRAIC SYSTEMS . .................................................... 28 3 OPEN-IOOP REACTOR NETWORK SYNTHESIS 30 3.1 STRUCTURED MODELING OF REACTOR N E TW O RK S....................................................... 30 3.1.1 A STRUCTURED REPRESENTATION OF REACTOR NETWORK MODELS .................... 31 3.1.2 MODELS OF SUBSYSTEM 1 TO N ................................................................ 34 3.1.3 MODELS OF SUBSYSTEMS N + 1 AND N + 2 ............................................... 36 3.1.4 MODELING FLOW CONNECTIONS ................................................................... 37 3.1.5 A DYNAMIC MODEL OF THE N E TW O R K ....................................................... 38 3.1.6 IDLE REACTORS IN OPEN-LOOP REACTOR NETW ORKS ......................................... 39 3.2 PROBLEM FORM ULATION......................................................................................... 40 3.2.1 EIGENVALUE CONSTRAINT FOR OPEN-LOOP REACTOR NETWORK SYNTHESIS . . . 40 3.2.2 CONTINUITY ANALYSIS OF THE PROPOSED EIGENVALUE CO N STRAIN T................. 41 3.2.3 A DIRECT PROBLEM FO RM U LATIO N ............................................................. 43 3.2.4 PROBLEM REFORM ULATION.......................................................................... 44 3.3 SUMMARY ........................................................................................................... 46 4 SIMULTANEOUS DESIGN OF REACTOR NETWORK AND ITS DECENTRALIZED CONTROL SYSTEM 47 4.1 MODELING OF REACTOR NETWORKS WITH DECENTRALIZED CONTROL S TR U C TU R E ............ 47 4.1.1 A CLOSED-LOOP REACTOR NETWORK M O D E L ................................................. 47 4.1.2 COMPLEMENTARITY CONSTRAINTS FOR CONTROL STRUCTURE SELECTION ............ 50 4.1.3 IDLE REACTORS AND CONTROLLERS................................................................. 51 4.1.4 STRUCTURAL CONSTRAINTS............................................................................. 53 4.1.5 STRUCTURAL PROPERTIES OF THE CLOSED-LOOP M O D E L .................................. 54 4.2 PROBLEM FORM ULATION......................................................................................... 55 4.2.1 EIGENVALUE CONSTRAINT FOR SIMULTANEOUS REACTOR NETWORK AND CONTROL SYSTEM SYNTHESIS ................................................................................... 56 4.2.2 PROBLEM FORM ULATION............................................................................. 57 4.3 S U M M A RY ............................................................................................................ 58 5 SOLUTION METHODS 60 5.1 DISCRETE-CONTINUOUS OPTIMIZATION .................................................................... 60 5.1.1 MIXED-INTEGER NONLINEAR P R O G R A M ....................................................... 60 5.1.2 GENERAL CONCEPTS TO SOLVE M IN L P ....................................................... 60 5.1.3 SOLUTION METHODS FOR CONVEX M IN L P ................................................. 61 5.1.4 SOLUTION METHODS FOR NON-CONVEX M IN L P ........................................... 62 5.1.5 GENERALIZED DISJUNCTIVE PROGRAM M ING ................................................. 63 5.2 MATHEMATICAL PROGRAMS WITH COMPLEMENTARITY CONSTRAINTS ..................... 64 5.2.1 MPCC VERSUS N L P ................................................................................ 65 5.2.2 SOLUTION METHODS FOR M P C C ................................................................. 67 5.2.3 RELATIONSHIP TO MINLP ....................................................................... 71 5.3 SEMI-INFINITE PROGRAM M ING................................................................................ 72 5.3.1 LOCAL SOLUTION METHODS FOR S I P ........................................................... 73 5.3.2 GLOBAL SOLUTION METHODS FOR S I P ........................................................... 79 5.3.3 A ROBUST DESIGN METHOD: NORMAL VECTOR AP P RO ACH ............................ 82 5.4 EIGENVALUE O P TIM IZ A TIO N ................................................................................... 89 5.4.1 RELATION TO SEMI-DEFINITE PROGRAM M ING .............................................. 90 5.4.2 SOLUTION METHODS FOR EVO: NON-SMOOTH OPTIM IZATION...................... 91 5.4.3 SOLUTION METHODS FOR EVO: SMOOTHING TECHNIQUES............................ 94 5.5 GHALIENGES OF SOLVING THE DERIVED REACTOR NETWORK SYNTHESIS PROBLEM .... 99 5.6 A PROPOSED TWO-STEP HYBRID SOLUTION M E TH O D ..................................................... 100 5.6.1 STEP 1: MIXED-INTEGER PROBLEM WITHOUT U N C E RTA IN TY .............................101 5.6.2 STEP 2: ROBUST OPTIMIZATION PROBLEM ..................................................... 102 5.7 IM PLEM ENTATION.......................................................................................................104 6 CASE STUDY OF ALLYL CHLORIDE PRODUCTION 107 6.1 OPEN-LOOP REACTOR NETWORK DESIGN WITH ROBUST S TA B ILITY ...................................107 6.1.1 PROBLEM S E TTIN G .......................................................................................... 107 6.1.2 DESIGN RE S U LTS ............................................................................................. 110 6.2 SIMULTANEOUS REACTOR NETWORK AND CONTROL SYSTEM DESIGN FOR FAST RESPONSE . 120 6.2.1 CLOSED-LOOP REACTOR NETWORK MODELING ..................................................... 120 6.2.2 PROBLEM S E TTIN G .......................................................................................... 122 6.2.3 RESULTS AND D ISCUSSION..............................................................................123 6.2.4 COMPARISON WITH ESTABLISHED SEQUENTIAL D ESIG N ......................................127 6.3 COMPUTATIONAL EX P ERIEN CE....................................................................................130 7 SUMMARY AND OUTLOOK 133 7.1 CONTRIBUTIONS AND SUMMARY OF THIS W O R K ....................................................... 133 7.2 FUTURE RESEARCH D IRE C TIO N S....................................................................................135 7.2.1 EXTENSIONS REGARDING TO THE GUARANTEED ROBUST DYNAMIC PROPERTIES . 135 7.2.2 EXTENSIONS REGARDING OPTIMIZATION METHODS .........................................136 7.2.3 EXTENSION TO CONTROL STRUCTURE SELECTION FOR LINEAR S Y STE M ................... 137 7.2.4 OTHER POSSIBLE EXTENSIONS AND IMPROVEMENTS.........................................139 APPENDICES 141 A EXTENSION OF THE REACTOR NETWORK MODE! TO PFR 142 B PROOF OF PROPOSITION 3.2.1 145 C PROOF OF PROPOSITION 3.2.2 148 D PARAMETRIE OPTIMIZATION PROBLEMS 149 E PROOF OF THEOREM 5.3.10 151 BIBLIOGRAPHY 158
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spelling	Zhao, Xiao 1983- Verfasser (DE-588)1138465011 aut Reactor network synthesis with guaranteed robust performance = Synthese von Reaktornetzwerken mit robust garantierten Eigenschaften M.Sc. Xiao Zhao, Xinjiang Synthese von Reaktornetzwerken mit robust garantierten Eigenschaften Als Manuskript gedruckt Düsseldorf VDI Verlag GmbH [2017] © 2017 XIV, 171 Seiten Diagramme txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Fortschritt-Berichte VDI. Reihe 3, Verfahrenstechnik Nr. 952 Berichte aus der Aachener Verfahrenstechnik, Prozesstechnik Englische und deutsche Zusammenfassung Dissertation RWTH Aachen University 2017 Robustheit (DE-588)4126481-2 gnd rswk-swf Dynamische Stabilität (DE-588)4226399-2 gnd rswk-swf Unsicherheit (DE-588)4186957-6 gnd rswk-swf Chemische Reaktion (DE-588)4009853-9 gnd rswk-swf Prozessregelung (DE-588)4222919-4 gnd rswk-swf Kaskadenreaktor (DE-588)4163387-8 gnd rswk-swf Prozessoptimierung (DE-588)4176074-8 gnd rswk-swf Parameterschätzung (DE-588)4044614-1 gnd rswk-swf Kontinuierlicher Betrieb (DE-588)4325761-6 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Chemische Reaktion (DE-588)4009853-9 s Kontinuierlicher Betrieb (DE-588)4325761-6 s Kaskadenreaktor (DE-588)4163387-8 s Dynamische Stabilität (DE-588)4226399-2 s Robustheit (DE-588)4126481-2 s Parameterschätzung (DE-588)4044614-1 s Unsicherheit (DE-588)4186957-6 s Prozessregelung (DE-588)4222919-4 s Prozessoptimierung (DE-588)4176074-8 s DE-604 Fortschritt-Berichte VDI. Reihe 3, Verfahrenstechnik Nr. 952 (DE-604)BV001897067 952 DNB Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=029950406&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis
spellingShingle	Zhao, Xiao 1983- Reactor network synthesis with guaranteed robust performance = Synthese von Reaktornetzwerken mit robust garantierten Eigenschaften Fortschritt-Berichte VDI. Reihe 3, Verfahrenstechnik Robustheit (DE-588)4126481-2 gnd Dynamische Stabilität (DE-588)4226399-2 gnd Unsicherheit (DE-588)4186957-6 gnd Chemische Reaktion (DE-588)4009853-9 gnd Prozessregelung (DE-588)4222919-4 gnd Kaskadenreaktor (DE-588)4163387-8 gnd Prozessoptimierung (DE-588)4176074-8 gnd Parameterschätzung (DE-588)4044614-1 gnd Kontinuierlicher Betrieb (DE-588)4325761-6 gnd
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