Программирование

Численный алгоритм поиска оптимальных условий протекания каталитической реакции

Е. В. Антипина, С. А. Мустафина, А. Ф. Антипин

Уфимский университет науки и технологий, г. Уфа, Российская Федерация

Аннотация: В статье рассматривается задача оптимального управления каталитической реакцией с ограничениями, в которой параметрами управления являются температура, продолжительность реакции и начальные концентрации компонентов реакционной смеси. На значения управляющих параметров наложены ограничения. Для численного решения задачи сформулирован алгоритм на основе метода дифференциальной эволюции. Особенностью алгоритма является учет физико-химических особенностей задачи. Алгоритм позволяет осуществлять одновременный поиск оптимальных значений параметров управления, являющихся функцией и константами. В качестве параметра управления-функции выступает температура реакции, которая ищется в классе кусочно-постоянных функций. Проведены численные эксперименты для каталитической реакции получения бензилиденбензиламина. В результате применения алгоритма вычислены значения управляющих параметров, при которых достигается наибольшая концентрация целевого продукта реакции – бензилиденбензиламина. Проведено сравнение полученного решения с решением, вычисленным с методом вариаций в пространстве управлений. В результате сравнения показана меньшая ресурсозатратность разработанного алгоритма.

Ключевые слова: оптимальное управление, каталитическая реакция, дифференциальная эволюция, эволюционные вычисления, кинетическая модель.

УДК: 519.6, 004.942

MSC: 34H05

Поступила в редакцию: 09.02.2025

DOI: 10.14529/mmp250405