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Keywords:

  • dynamic optimization;
  • trajectory planning;
  • trajectory parameterization;
  • direct transcription

Abstract

Trajectory planning is of importance for controlling chemical processes under transient conditions. Many of the available techniques for trajectory optimization yield solutions that cannot be implemented. Furthermore, many transient processes are operated manually, which further reduces the classes of trajectories that may be used. In this article, input trajectories are restricted to step/ramp functions, which are easily implemented by manual control or simple control schemes. Direct transcription of the dynamic optimization problem was used to allow the solution to be found using algebraic optimization techniques. The proposed method serves as a useful control policy evaluation tool, where comparison of unrestricted and restricted trajectories gives insights into the gains associated with adopting a more sophisticated control scheme. The restricted inputs approach is applied to several benchmark problems, including gravity separation in an oilsands process.

La planification de trajectoire est importante pour contrôler les procédés chimiques dans des conditions transitoires. Un bon nombre des techniques disponibles pour l'optimisation des trajectoires produisent des solutions qui ne peuvent pas être mises en oeuvre. De plus, un bon nombre de procédés transitoires est opéré manuellement, ce qui réduit encore les classes de trajectoires qui peuvent être utilisées. Dans cet article, les trajectoires d'entrée sont restreintes aux fonctions d'étape/rampe, lesquelles sont facilement mises en œuvre par contrôle manuel ou des procédés simples de contrôle. Une transcription directe du problème dynamique d'optimisation a été utilisée pour permettre de trouver la solution en utilisant des techniques algébriques d'optimisation. La méthode proposée agit comme un outil d'évaluation des politiques de contrôle, dans lequel la comparaison des trajectoires restreintes et non restreintes donne un aperçu des gains associés à l'adoption d'un procédé de contrôle plus sophistiqué. L'approche des intrants restreints est appliquée à plusieurs problèmes d'analyse comparative, dont la séparation par gravité pour les procédés des sables bitumineux.