基于MATLAB的化工过程动态建模与优化系统

资 源 简 介

该项目基于《实用化工计算机模拟》教材实例，利用MATLAB开发了化工过程动态建模与优化平台。核心功能包括化工单元过程模拟、动态建模与系统优化，支持精馏塔、反应器等设备的微分方程模型求解与可视化分析。

详 情 说 明

基于实用化工计算机模拟的化工过程动态建模与优化系统

项目介绍

本项目是一个综合性的化工过程计算机模拟平台，基于《实用化工计算机模拟》教材中的实例开发。系统集成了化工过程动态建模、优化控制和参数估计三大核心功能，为化工工程师和研究人质提供了一个强大的数值仿真与优化工具。通过MATLAB优化工具箱和先进的数值算法，本系统能够有效解决化工过程中的设计优化、操作优化和参数辨识等问题。

功能特性

• 化工单元过程模拟: 针对精馏塔、反应器等典型化工设备建立动态模型，通过微分方程和代数方程组精确描述其运行特性
• 过程优化控制: 实现化工过程的设计优化、操作优化和全局优化，支持约束条件下的目标函数最小化
• 参数估计与模型辨识: 通过实验数据对动力学参数、传热参数等关键工艺参数进行辨识和估计
• 全面可视化支持: 提供动态仿真结果、优化进度和灵敏度分析的图形化展示
• 专业分析报告: 自动生成参数估计报告，包括置信区间和拟合优度指标

使用方法

1. 输入准备: 准备化工设备设计参数、操作条件数据、物性参数数据库、实验测量数据和优化约束条件
2. 模型配置: 在系统界面中选择需要模拟的化工单元类型，设置相应的模型参数
3. 仿真运行: 启动动态仿真过程，实时观察变量变化趋势
4. 优化执行: 设定优化目标和约束条件，执行优化计算获得最优解
5. 结果分析: 查看仿真曲线、优化结果、参数估计报告和灵敏度分析

系统要求

• 操作系统: Windows 10/11, Linux, macOS
• 软件环境: MATLAB R2020b或更高版本
• 必要工具箱: 优化工具箱、曲线拟合工具箱
• 硬件配置: 至少4GB内存，推荐8GB以上；需要足够硬盘空间存储模拟数据

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能模块，实现了化工过程动态建模的整体流程控制。其主要能力包括：初始化化工单元模拟环境，调度数值优化算法进行过程优化计算，协调参数估计模块完成模型辨识任务，管理各类输入数据的预处理和验证，生成并展示动态仿真结果和优化分析报告，以及提供用户交互界面来监控模拟进度和输出可视化图形。