TOOLBOX MATLAB PARA SOLUÇÃO DE PROBLEMAS DE OTIMIZAÇÃO DINÂMICA

TOOLBOX MATLAB PARA SOLUÇÃO DE PROBLEMAS DE OTIMIZAÇÃO DINÂMICA

SANTOS, L. S.; SECCHI, A. R.; BISCAIA JR, E. C.

Artigo:

O objetivo deste trabalho é apresentar uma nova toolbox desenvolvida em ambiente MATLAB para solução de problemas de otimização dinâmica com diferentes características: tempo final livre, restrições de trajetória, restrições finais e múltiplas variáveis de controle. A toobox disponibiliza de um ambiente intuitivo para modelagem, com inserção dos modelos algébrico-diferenciais, parâmetros, função objetivo e restrições. Adicionalmente foram desenvolvidos algoritmos que permitem o cômputo automático das equações de sensibilidade (via computação simbólica e diferenciação automática), paralelização do código e integração com simuladores externos como o SIMULINK, EMSO, ASPEN e HYSYS além de diversas ferramentas de avaliação gráfica e relatórios em texto e Excel. O algoritmo proposto utiliza um procedimento de discretização adaptativa, baseado em bases wavelets. Tal procedimento possibilita ajustar a discretização recursivamente durante a etapa de otimização, gerando uma malha com número reduzido de elementos e aumentando o desempenho computacional.

O objetivo deste trabalho é apresentar uma nova toolbox desenvolvida em ambiente MATLAB para solução de problemas de otimização dinâmica com diferentes características: tempo final livre, restrições de trajetória, restrições finais e múltiplas variáveis de controle. A toobox disponibiliza de um ambiente intuitivo para modelagem, com inserção dos modelos algébrico-diferenciais, parâmetros, função objetivo e restrições. Adicionalmente foram desenvolvidos algoritmos que permitem o cômputo automático das equações de sensibilidade (via computação simbólica e diferenciação automática), paralelização do código e integração com simuladores externos como o SIMULINK, EMSO, ASPEN e HYSYS além de diversas ferramentas de avaliação gráfica e relatórios em texto e Excel. O algoritmo proposto utiliza um procedimento de discretização adaptativa, baseado em bases wavelets. Tal procedimento possibilita ajustar a discretização recursivamente durante a etapa de otimização, gerando uma malha com número reduzido de elementos e aumentando o desempenho computacional.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeq2014-0877-22916-173744

Referências bibliográficas

• [1] BIEGLER, L.T. Nonlinear Programming Concepts, Algorithms, and Applications to Chemical Processes. Carnegie Mellon University, Pittsburgh, Pennsylvania, USA, Society for Industrial and Applied Mathematics. MOS-SIAM Series on Optimization, 2010.
• [2] CIZNIAR, M., SALHI., D., FIKAR, M., LATIFI, M.A. A Matlab Package for Orthogonal Collocations on Finite Elements in Dynamic Optimisation. In.: 15th Int. Conference Process Control, Strbské Pleso, Slovakia, 2005.
• [3] LOGIST, F., VALLERIO, M., HOUSKA, B., DIEHL, M., VAN INPE, J. Multi-objective optimal control of chemical processes using ACADO toolkit. Computers and Chemical Engineering, v. 37, n. 10, p. 191-199, 2012.
• [4] PFEIFER, A. A. Controle Ótimo de Sistemas Algébrico-Diferenciais com Flutuação do Índice Diferencial. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, MG, Brasil, 2007.
• [5] QUINTO, T. Abordagem Algébrico-Diferencial da Otimização Dinâmica de Processos com Índice Flutuante. Dissertação de Mestrado. Programa de Engenharia Química-COPPE-UFRJ, 2010.
• [6] RUTQUIST, P.E., EDVALL, M.M. TOMLAB OPTIMIZATION. PROPT - Matlab Optimal Control Software, 2010.
• [7] SANTOS, L., S., SECCHI, A., R., BISCAIA JR., E.C. Wavelet-Threshold Influence in Optimal Control Problems. Computer Aided Chemical Engineering, v. 30, p. 1222-1226, 2012.

Como citar:

SANTOS, L. S.; SECCHI, A. R.; BISCAIA JR, E. C.; "TOOLBOX MATLAB PARA SOLUÇÃO DE PROBLEMAS DE OTIMIZAÇÃO DINÂMICA", p-11803-11810. In: Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química - COBEQ 2014 [= Blucher Chemical Engineering Proceedings, v.1, n.2]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobeq2014-0877-22916-173744