约翰·P·伊森。;Lorenz T.比格勒。 化工过程优化中的模型简化。 （英语） Zbl 1471.35281号 Benner，Peter（编辑）等人，《模型降阶》。第3卷：应用程序。柏林：De Gruyter。1-31 (2021). 概述：化学过程通常由异质模型描述，从集总参数系统的代数方程到PDE系统的黑盒模型。这种集成过程模型的集成、解决方案和优化通常很困难，而且计算成本很高。因此，以降阶模型和数据驱动替代模型形式的降阶在化学过程中得到了广泛应用。本章回顾了简化模型（RM）在该领域的开发和应用，以及它们与流程优化的集成。特别注意简化模型的构造，以提供其详细对应项的适当表示，并描述了一种新的简化模型信赖域滤波算法，以确保收敛到具有真值模型的最优值。关于\（\mathrm的两个案例研究{CO}_2\)利用这种信任域过滤方法对捕获进行了描述和优化。这些结果证明了简化模型信赖域方法的有效性和广泛适用性。关于整个系列，请参见[Zbl 1455.93002号]。 MSC公司： 93年第35季度 与控制和优化相关的PDE 35-02 关于偏微分方程的研究综述（专著、调查文章） 93甲15 大型系统 93二氧化碳 控制理论中的线性系统 49米41 PDE约束优化（数值方面） 49立方米 基于非线性规划的数值方法 80A25型 燃烧 76伏05 流动中的反应效应 35B30码 偏微分方程解对初始和/或边界数据和/或偏微分方程参数的依赖性 37M99型 动力系统的逼近方法和数值处理 41A05型 近似理论中的插值 65K10码 数值优化和变分技术 65M99型 偏微分方程、初值和含时初边值问题的数值方法 65平方英尺 超定系统伪逆的数值解 关键词：模型缩减;信赖域方法;豆荚;面向方程的建模;玻璃盒子;黑匣子;非线性规划;NLP过滤方法 软件：达科塔;阿戈纳特;轨道 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit｛J.P.Eason｝和\textit｛L.T.Biegler｝，在：模型阶数减少。第3卷：应用程序。柏林：De Gruyter。1-31（2021年；Zbl 1471.35281） 全文： 内政部 OA许可证 参考文献： [1] A.Agarwal、L.T.Biegler和S.E.Zitney，使用降阶模型模拟和优化变压吸附系统。工业工程化学。决议，48（5）（2009），2327-2343。 [2] Anshul Agarwal和Lorenz T.Biegler，使用降阶建模进行约束优化的信任区域框架，Optim。工程，14（1）（2013），3-35·Zbl 1293.76109号 [3] Natalia M.Alexandrov、John E.Dennis Jr、Robert Michael Lewis和Virginia Torczon，用于管理优化中近似模型使用的信任区域框架，Struct。最佳。，15（1）（1998），16-23。 [4] Eyal Arian、Marco Fahl和Ekkehard W.Sachs，用于流量控制的信任区域正确正交分解。技术报告ICASE报告第2000-25号，科学与工程计算机应用研究所，2000年。 [5] Antonios Armaou和Panagiotis D.Christofides，使用非线性降阶动态优化耗散pde系统，化学。工程科学。，57 (24) (2002), 5083-5114. [6] Eva Balsa-Canto、Antonio A.Alonso和Julio R.Banga，一种新颖、高效和可靠的热过程设计和优化方法。第一部分：理论，《食品工程杂志》，52（3）（2002），227-234。 [7] M.Barrault、Y.Maday、N.C.Nguyen和A.T.Patera，经验插值方法：应用于偏微分方程的有效降基离散化。C.R.数学。阿卡德。科学。，I（2004），339-667·Zbl 1061.65118号 [8] A.Barrett和J.J.Walsh，使用局部热力学近似改进化学过程模拟，计算。化学。工程，3（1-4）（1979），397-402。 [9] U.Baur、P.Benner和L.Feng，线性和非线性系统的模型降阶：系统理论视角，Arch。计算。方法工程，21（2014），331-358·Zbl 1348.93075号 [10] Eugene Bendersky和Panagiotis D.Christofides，使用非线性模型简化优化运输反应过程，化学。工程科学。，55 (19) (2000), 4349-4366. [11] Peter Benner、Serkan Gugercin和Karen Willcox，参数系统模型约简方法调查，SIAM Rev.，57（4）（2015），483-531·Zbl 1339.37089号 [12] Michel Bergmann、Laurent Cordier和Jean-Pierre Brancher，使用适当的正交分解降阶模型对圆柱尾迹进行最优旋转控制，Phys。《流体》，17（9）（2005），097101·Zbl 1187.76044号 [13] B.Beykal、F.Boukouvala、C.A.Floudas和E.N.Pistikopoulos，使用约束灰箱多目标优化的能源系统优化设计，计算。化学。工程，116（2018），488-502。 [14] L.T.Biegler和I.E.Grossmann，第一部分：优化回顾，计算。化学。《工程师》，28（8）（2004），1169-1192。 [15] Lorenz T.Biegler、Ignacio E.Grossmann和Arthur W.Westerberg，《用于过程优化的近似技术注释》，计算。化学。工程，9（2）（1985），201-206。 [16] Lorenz T.Biegler、Yidong Lang和Weijie Lin，《过程系统工程的多尺度优化》，计算。化学。《工程师》，60（2014），17-30。 [17] J.F.Boston和H.I.Britt，一个完全不同的单级闪光问题的公式和解决方案，计算。化学。工程师，2（2-3）（1978），109-122。 [18] F.Boukouvala和C.A.Floudas，Argonaut:约束灰盒计算问题的全局优化算法，Optim。莱特。，11 (5) (2017), 895-913. ·Zbl 1373.90113号 [19] Fani Boukouvala、M.M.Faruque Hasan和Christodoulos A.Floudas，一般约束灰箱模型的全局优化：新方法及其在变压吸附约束PDE中的应用，J.Glob。最佳。，(2015), 1-40. ·Zbl 1359.90101号 [20] J.Bremer、P.Goyal、L.Feng、P.Benner和K.Sundmacher，POD-DEIM，用于动态2d催化反应器模型的有效还原，Comput。化学。工程师，106（2017），777-784。 [21] Thomas A.Brenner、Raymond L.Fontenot、Paul G.A.Cizmas、Thomas J.O'Brien和Ronald W.Breault，多相流传热的降阶模型和适当正交分解的实际方面，计算。化学。《工程师》，43（2012），68-80。 [22] Tan Bui-Thanh、Murali Damodaran和Karen E.Willcox，使用适当的正交分解进行空气动力学数据重建和逆向设计，AIAA J.，42（8）（2004），1505-1516。 [23] JoséA.Caballero和Ignacio E.Grossmann，模块化流程优化中使用代理模型的算法，AIChE J.，54（10）（2008），2633-2650。 [24] 曹燕华、朱江、罗振东和I.M.Navon，使用适当正交分解的热带太平洋模式降阶模拟，计算。数学。申请。，52 (8-9) (2006), 1373-1386. ·Zbl 1161.86002号 [25] S.Chaturantabut和D.Sorensen，通过离散经验插值进行非线性模型简化，SIAM J.Sci。计算。，32 (2010), 2737-2764. ·Zbl 1217.65169号 [26] Andrew R.Conn、Nicholas I.M.Gould和Philippe L.Toint，《信赖域方法》，SIAM，2000年·兹比尔0958.65071 [27] Andrew R.Conn、Katya Scheinberg和Luis N.Vicente，《无导数优化导论》，SIAM，费城，2009年·Zbl 1163.49001号 [28] M.Couplet、C.Basdevant和P.Sagaut，用于流体流动建模的校准降阶POD-Galerkin系统，J.Compute。物理。，207 (1) (2005), 192-220. ·Zbl 1177.76283号 [29] Alison Cozad、Nikolaos V.Sahinidis和David C.Miller，基于模拟的优化的学习代理模型，AIChE J.，60（6）（2014），2211-2227。 [30] A.W.Dowling、J.P.Eason、J.Ma、D.C.Miller和L.T.Biegler，使用第一原理和替代锅炉模型的燃煤氧气燃烧发电厂优化，《能源程序》。，63 (2014), 352-361. [31] A.W.Dowling、J.P.Eason、J.Ma、D.C.Miller和L.T.Biegler，基于方程式的氧气燃烧动力系统设计、集成和优化，收录于M.Martin（编辑），《替代能源和技术》，第119-158页，瑞士斯普林格，2016年。 [32] Alexander W.Dowling、Cheshta Balwani、Qianwen Gao和Lorenz T.Biegler，利用嵌入的立方状态方程热力学模型和互补约束优化亚环境分离系统，计算。化学。《工程师》，81（2015），323-343。 [33] Alexander W.Dowling和Lorenz T.Biegler，高效大规模面向方程的流程优化框架，计算。化学。《工程师》，72（2015），3-20。 [34] Marco A.Duran和Ignacio E.Grossmann，化学过程的同步优化和热集成，AIChE J.，32（1）（1986），123-138。 [35] J.P.Eason和L.T.Biegler，用于在优化问题中嵌入复杂模拟的简化模型信赖域方法，收录于K.Gernaey、J.Huusom和R.Gani（编辑），第12届过程系统工程国际研讨会和第25届计算机辅助过程工程欧洲研讨会，计算机辅助化学工程，第37卷，第773-778页，爱思唯尔出版社，英国牛津，2015年。 [36] John Eason和Selen Cremaschi，用人工神经网络生成替代模型的自适应序贯采样，计算。化学。工程（2014）。 [37] John P.Eason和Lorenz T.Biegler，玻璃盒/黑盒优化的信赖域滤波方法，AIChE J.，62（9）（2016），3124-3136。 [38] J.P.Eason和L.T.Biegler，玻璃盒/黑盒模型的高级信赖域优化策略，AIChE J.，64（11）（2018），3934-3943。 [39] M.Fahl和E.W.Sachs，基于适当正交分解的PDE约束优化的降阶建模方法，载于《大规模PDE约束最优化》，第268-280页，施普林格出版社，德国海德堡，2003年·Zbl 1060.49023号 [40] Roger Fletcher、Nicholas I.M.Gould、Sven Leyffer、Philippe L.Toint和Andreas Wächter，一般非线性规划信赖区域SQP滤波算法的全局收敛性，SIAM J.Optim。，13 (3) (2002), 635-659. ·Zbl 1038.90076号 [41] Roger Fletcher和Sven Leyfer，无罚函数非线性规划，数学。程序。，91（2）（2002），239-269·Zbl 1049.90088号 [42] B.Galletti、C.H.Bruneau、Luca Zannetti和Angelo Iollo，通过受限方形圆柱体的层流流型的低阶建模，J.流体力学。，503 (2004), 161-170. ·Zbl 1116.76344号 [43] 安东尼·吉安达（Anthony A.Giunta）和迈克尔·埃尔德雷德（Michael S.Eldred），《在达科他州优化工具包中实施信托区域模型管理战略》，载于《第八届美国国际航空航天局/美国空军/美国国家航空航天局/ISSMO多学科分析与优化研讨会论文集》，加利福尼亚州长滩，2000年。 [44] Max D.Gunzburger、Janet S.Peterson和John N.Shadid，边界数据中具有多个参数的含时偏微分方程的降阶建模，计算。方法应用。机械。工程，196（4-6）（2007），1030-1047·Zbl 1121.65354号 [45] Jack P.C.Kleijnen，《模拟中的克里金元建模：综述》，欧洲期刊Oper。《决议》，192（3）（2009），707-716·Zbl 1157.90544号 [46] Daeho Ko、Ranjani Siriwardane和Lorenz T.Biegler，《CO2捕集变压吸附和分馏真空变压吸附工艺的优化》，工业工程化学。研究，44（21）（2005），8084-8094。 [47] Karl Kunisch和Stefan Volkwein，《流体动力学一般方程的Galerkin本征正交分解方法》，SIAM J.Numer。分析。，40 (2) (2002), 492-515. ·Zbl 1075.65118号 [48] Yi dong Lang、Adam Malachina、Lorenz T.Biegler、Sorin Munteanu、Jens I.Madsen和Stephen E.Zitney，基于过程模拟和优化主成分分析的降阶模型，能源燃料，23（3）（2009），1695-1706。 [49] Lang，Stephen E.Zitney和Lorenz T.Biegler，使用降阶CFD模型优化IGCC过程，计算。化学。工程，35（9）（2011），1705-1717。 [50] M.E.Leesley和G.Heyen，化学过程计算机计算中处理汽液平衡数据的动态近似方法，计算。化学。工程，1（2）（1977），103-108。 [51] S.Li、L.Feng、P.Benner和A.Seidel-Morgenstern，使用替代模型高效优化模拟移动床色谱，计算。化学。《工程》，67（2014），121-132。 [52] S.Li，Y.Yu，L.Feng，P.Benner和A.Seidel-Morgenstern，使用Krylov子空间方法对线性模拟移动床色谱系统进行模型简化，AIChE J.，60（11）（2014），3773-3783。 [53] Hung V.Ly和Hien T.Tran，使用适当的正交分解对物理过程进行建模和控制，数学。计算。型号。，33 (1-3) (2001), 223-236. ·Zbl 0966.93018号 [54] 马金良（Jinliang Ma）、约翰·P·伊森（John P.Eason）、亚历山大·W·道林（Alexander W.Dowling）、洛伦茨·T·比格勒（Lorenz T.Biegler）和大卫·C·米勒（David C.Miller），《氧气燃烧发电系统第一原理混合锅炉模型的开发》（Development of a first princip。《天然气控制》，46（2016），136-157。 [55] 安德鲁·马奇（Andrew March）和凯伦·威尔科克斯（Karen Willcox），《不需要高保真导数的可证明收敛的多重优化算法》（Provabley conceptive multipidity optimization algorithm），AIAA J.，50（5）（2012），1079-1089。 [56] W.Marquardt，瞬态化学过程基于优化控制的非线性模型简化，J.B.Rawlings、B.A.Ogunnaike和J.W.Eaton（编辑），《化学过程控制VI》，第326卷，第12-42页，2002年。 [57] Jeff Moehlis、T.R.Smith、Philip Holmes和H.Faisst，使用适当正交分解的平面Couette湍流模型，Phys。《流体》，14（7）（2002），2493-2507·Zbl 1185.76261号 [58] K.Murphy，《机器学习》，麻省理工学院出版社，马萨诸塞州剑桥，2012年·Zbl 1295.68003号 [59] Raymond H.Myers、Douglas C.Montgomery、G.Geoffrey Vining、Connie M.Borror和Scott M.Kowalski，《响应面方法：回顾性和文献调查》，J.Qual。技术。，36（1）（2004），53。 [60] H.M.Park和D.H.Cho，Karhunen-Loeve分解在分布参数系统建模中的应用，化学。工程科学。，51 (1) (1996), 81-98. [61] B.Peherstorfer、K.Willcox和M.Gunzburger，《不确定性传播、推理和优化中的多元方法综述》，SIAM Rev.，60（3）（2018），550-591·Zbl 1458.65003号 [62] S.Y.Shvartsman、C.Theodoropoulos、R.Rico-Martínez、I.G.Kevrekidis、E.S.Titi和T.J.Mountziaris，分布式反应系统非线性动力学模型的降阶，《过程控制杂志》，10（2-3）（2000），177-184。 [63] Timothy W.Simpson、J.D.Poplinski、Patrick N.Koch和Janet K.Allen，《基于计算机的工程设计元模型：调查和建议》，《工程计算》。，17 (2) (2001), 129-150. ·Zbl 0985.68599号 [64] 劳伦斯·西罗维奇，湍流和相干结构的动力学。I.相干结构，Q.Appl。数学。，45 (3) (1987), 561-571. ·Zbl 0676.76047号 [65] R.Swischuk、L.Mainini、B.Peherstorfer和K.Willcox，基于投影的模型约简：基于物理的机器学习的公式。计算。流体，2018年10月10日/j.compfluid.2018.07.021·Zbl 1411.65061号 ·doi:10.1016/j.compfluid.2018.07.021 [66] Artemis Theodoropoulou、Raymond A.Adomaitis和Evanghelos Zafiriou，快速热化学气相沉积系统优化的模型简化，IEEE Trans。半秒。制造，11（1）（1998），85-98。 [67] Stefan Volkwein和Michael Hinze，通过适当的正交分解进行模型降阶，《模型降阶手册》，德格鲁伊特，2019年·Zbl 1079.65533号 [68] Andrea Walther和Lorenz Biegler，关于约束非线性优化的不精确信任区域SQP滤波方法，计算。最佳方案。申请。，(2014), 1-26. ·Zbl 1362.90344号 [69] Stefan M.Wild，计算昂贵函数的无导数优化算法。康奈尔大学博士论文，2009年。 [70] Stefan M.Wild、Rommel G.Regis和Christine A.Shoemaker，ORBIT:通过信任区域中的径向基函数插值进行优化，SIAM J.Sci。计算。，30 (6) (2008), 3197-3219. ·兹比尔1178.65065 [71] Karen Willcox和Jaime Peraire，通过适当的正交分解进行平衡模型简化，AIAA J.，40（11）（2002），2323-2330。 [72] Zachary T.Wilson和Nikolaos V.Sahinidis，机器学习的alamo方法，计算。化学。工程，106（2017），785-795。 [73] T.Yuan、P.G.Cizmas和T.O'Brien，基于适当正交分解的鼓泡流化床降阶模型，计算。化学。《工程》，30（2）（2005），243-259。 [74] 朱德浩、J.P.Eason和L.T.Biegler，通过级联低温能源利用和余热回收增强ASU-CPU集成的氧气燃烧发电厂高效CO2液化，国际J.Greenh。天然气控制，61（2017），124-137 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。