一种超临界萃取过程中工艺参数的非解耦建模优化方法与流程

文档序号:24968440发布日期:2021-05-07 22:38阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种超临界萃取过程中工艺参数的非解耦建模优化方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:

s1:获取影响萃取率的n个变量因素的历史生产数据和试验数据,记录所述变量因素不同取值对应的萃取率,并从中提取出样本数据;

s2:使用深度极限学习机建立以所述n个变量因素作为输入域、萃取率作为输出的模型;深度极限学习机由多层堆叠自编码器和极限学习机组成,使用多层堆叠自编码器从样本数据中提取出上述n个变量因素之间的深层特征;再以所述深层特征作为输入、萃取率作为输出,使用极限学习机进行拟合,学习萃取过程中的非线性输入输出关系;

s3:使用粒子群智能优化算法实现对超临界萃取过程中工艺参数的优化,将s2中训练完成的模型作为粒子群智能优化过程中的适应度函数,计算每个粒子的适应度函数值,寻找最优工艺参数。

2.根据权利要求1所述的一种超临界萃取过程中工艺参数的非解耦建模优化方法,其特征在于:在步骤s2中,所述多层堆叠自编码器由多个自编码器堆叠而成;

所述单个自编码器由输入层、隐层和输出层的神经网络结构组成;输入层的神经元个数等于系统输入变量的个数,输入层的n个神经元代表影响萃取率的n个变量因素,输出层和输入层结构相同,隐层有10个神经元;

自编码器包括两个部分:从输入层到隐层的映射关系是一个编码过程,通过映射函数将输入信号xi映射到隐层输出oj,即

oj=f(wij·xi+bi),i=1,...,8,j=1,...,10;

从隐层到输出层的映射关系是一个解码过程,通过映射把隐层输出oj映射到输出层重构输入,即:

隐层和输出层神经元的激活函数都为sigmoid函数,即:

网络的损失函数为均方根误差:

3.根据权利要求1所述的一种超临界萃取过程中工艺参数的非解耦建模优化方法,其特征在于:在步骤s2中,所述极限学习机对应的网络表示为:

其中,qi表示模型的输入,由堆叠自编码器提取的深层特征;ωij表示第i个输入到第j个隐层神经元的输入权重;激活函数g(z)选择sigmoid函数;βj代表输出权重;bj代表第j个隐层神经元的偏置,随机初始化网络的输入权重ωij和偏置bj之后,确定隐层的输出,再使用最小二乘方法求解出输出权值,完成网络的训练。

4.根据权利要求1所述的一种超临界萃取过程中工艺参数的非解耦建模优化方法,其特征在于:所述变量因素为萃取温度、流入阀门开度、流出阀门开度、二氧化碳流速、萃取时间、样品颗粒密度、样品颗粒直径和超临界流体密度。


技术总结
一种超临界萃取过程中工艺参数的非解耦建模优化方法,基于已有的研究成果和工程实践,选择萃取温度、流入阀门开度、流出阀门开度和二氧化碳流量等多个影响萃取率的因素;再从运行设备中提取这几个因素的不同取值所对应萃取率的值;使用深度极限学习机从提取的大量数据中学习出深度非线性特征并建立模型,以学习出超临界萃取过程中复杂的输入输出关系;使用粒子群优化算法从建立的模型中寻找出最优的工艺参数值,实现对超临界萃取过程中工艺参数的优化目的。该方法不仅能够实现超临界萃取过程中工艺参数的优化,而且能够直接对具有强耦合和非线性特征的超临界萃取过程进行建模,避免了目前普遍使用的基于单因素试验的解耦建模过程所存在的模型误差。

技术研发人员:吕铭晟;曾健青;吕明阳;贾林
受保护的技术使用者:湖南和广生物科技有限公司
技术研发日:2021.01.25
技术公布日:2021.05.07
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