采用MATLAB对二次回归组合设计试验得到的数学模型进行工艺参数优化。运行MATLAB程序,得到反映因素交互作用关系的响应面图;运用优化工具箱中的fmincon函数,并调用Object.m和Confun.com函数,从而得到优化结果。响应面图和优化结果对工艺的选择具有很好的指导作用。相比传统VC和VB语言程序,MATLAB具有的强大的矩阵运算能力、灵活的可编程能力、完美的三维图形输出能力及丰富

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基于 M TA A L B的化工工艺参数优化

基于 MA L T AB的化工工艺参数优化木 宋春芳~覃永红陈希周黎朱峰 (南大学机械工程学院 )江

摘

要

采用 MA L B对二次回归组合设计试验得到的数学模型进行工艺参数优化。运行 TA

MA L B程序，得到反映因素交互作用关系的响应面图；运用优化工具箱中的 f n o TA mi n函 c数，并调用 O jc m和 C nu . ol bet . ofn cn函数，从而得到优化结果。响应面图和优化结果对工

艺的选择具有很好的指导作用。相比传统 V C和 V B语言程序，MA L B具有的强大的矩 TA阵运算能力、灵活的可编程能力、完美的三维图形输出能力及丰富的工具箱函数，使得测量数据简洁和节省编程时间，具有明显的优越性，可以广泛应用于工艺参数的优化。 关键词 0前言

MA L B 4 .工艺 T A E_ z -

参数优化

二次回归组合设计

自 1 8年美国的 M T WO K 94 A H R S公司推出 M TA A L B,到目前为止，它已经发展成为国际上最

工艺优化前，要通过预备实验 (因素试验)单，确定合适的影响性能指标的工艺参数和参数范围。 但单因素不能得出各因素问的最佳组合，需二次回 归组合设计进行进一步优化设计。利用二次正交旋

优秀的科技应用软件之一。强大的科学计算与可视化功能及多达 3 O多个面向不同领域而扩展的工具

转组合设计，可以拟合出相应的数学模型，采用响 应面分析法，进而确定因素问的交互作用和最佳工

箱支持，使得 MA L B在许多科学领域中成为计 TA算辅助设计与分析、算法研究与应用开发的基本工 具和首选平台。MA L B优化工具箱提供了对各种 TA 问题的一个完整解决方案，广泛应用于线性规划、

艺条件。响应面分析法是统计、数学与计算机等学科紧密联系的分析方法，它建立的复杂多维空间曲面比较接近实际情况。由于采用合理的数理统 计分析方法，因而能够对各个参数进行全面的研

二次规划、非线性优化、最小二乘法、非线性方程求解、多目标决策及最大最小问题。其函数表达简

究，科学地提供局部和整体的关系，从而得到明确 的结

论。以回归方程为函数估计的工具，将多因素实验中的因素与实验指标的关系用多项式表示，即

洁，优化算法选择任意，参数设置自由，相比于其 他很多成熟的优化程序具有明显的优越性。

化学工业生产过程、食品与饲料等的研发与生产都离不开工艺的确定。如何确定工艺、优化工 艺，这对缩短试验时间、保证产品的质量具有重要

利用函数表示各因素(因子)与实验指标(响应值 ) 的关系，通过对回归方程进行分析，研究因子与响

应值之间以及因子与因子之间的相互关系，并对其进行优化，优化出有交叉项的高精度数学模型，进而在最优工艺的选取上获得满意的结果。 1 1二次回归组合设计的优点 .

的作用。传统的工艺优化一般采用 V C语言程序编程实现，而 MA L B具有的强大的矩阵运算能力、 TA 灵活的可编程能力、完美的三维图形输出能力及丰富的工具箱函数使得测量数据在 MA L B中处理 TA比在 V C或 V B中处理更为简洁和节省编程时间。 1工艺优化模型的确立 国家大学生创新性实验计划项目 ( 90 9 1 ) 0 12 55。{}宋春芳，女，17 9 4年生，博士，副教授。无锡市，24 2。 112

相比其他的多因素试验设计，即随机区组试验设计、拉丁方试验设计、正交试验设计、回归试验 设计等，二次回归组合设计具有以下优点：