AI驅(qū)動的配方優(yōu)化:機器學習在加氫石油樹脂性能預(yù)測中的應(yīng)用
加氫石油樹脂的性能受配方中多種因素影響,通過機器學習可對其性能進行預(yù)測,從而實現(xiàn)配方優(yōu)化,具體應(yīng)用如下:
數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理:先需要收集大量與加氫石油樹脂相關(guān)的數(shù)據(jù),包括原材料的種類、比例、生產(chǎn)工藝參數(shù)(如反應(yīng)溫度、壓力、反應(yīng)時間等)以及對應(yīng)的產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)(如軟化點、粘度、酸值、色相、拉伸強度等),這些數(shù)據(jù)來源廣泛,可來自工廠生產(chǎn)記錄、實驗室實驗數(shù)據(jù)等。由于原始數(shù)據(jù)可能存在噪聲、缺失值等問題,需進行預(yù)處理,如通過數(shù)據(jù)清洗去除異常值,采用插值法等填補缺失值,對數(shù)據(jù)進行標準化或歸一化處理,以便于機器學習模型更好地學習和處理。
特征選擇與提取:加氫石油樹脂配方和生產(chǎn)過程中的眾多因素并非都對性能有顯著影響,可利用機器學習中的特征選擇算法,如主成分分析(PCA)、線性判別分析(LDA)等,篩選出對加氫石油樹脂性能影響較大的關(guān)鍵特征,如原料中芳香烴含量、催化劑種類及用量等。此外,還可根據(jù)化學知識和經(jīng)驗,提取一些衍生特征,如原料的某種比例關(guān)系等,作為模型的輸入。
模型選擇與訓練:根據(jù)加氫石油樹脂性能預(yù)測的特點和數(shù)據(jù)類型,選擇合適的機器學習模型。常見的有線性回歸模型,可用于預(yù)測一些與配方成分呈線性關(guān)系的性能指標,如某些添加劑含量與粘度的關(guān)系;決策樹和隨機森林算法,能處理非線性關(guān)系,可用于分析復雜配方對軟化點等性能的影響,隨機森林還能通過特征重要性評估,進一步確定關(guān)鍵影響因素;支持向量機(SVM)在小樣本數(shù)據(jù)下也能有較好表現(xiàn),可用于預(yù)測如酸值等性能;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,尤其是深度學習中的多層感知機,具有強大的非線性擬合能力,可用于處理高度復雜的性能-配方關(guān)系,能綜合考慮多種因素對加氫石油樹脂拉伸強度等性能的影響。使用收集到的預(yù)處理后的數(shù)據(jù)對選定模型進行訓練,調(diào)整模型參數(shù),使其在訓練集上能較好地擬合數(shù)據(jù),學習到配方與性能之間的潛在關(guān)系。
模型評估與優(yōu)化:采用交叉驗證等方法,如十折交叉驗證,將訓練數(shù)據(jù)劃分為多個子集,輪流將其中一個子集作為測試集,其余子集作為訓練集,對模型進行多次訓練和測試,評估模型的準確性、泛化能力等指標。若模型性能不佳,可通過調(diào)整模型參數(shù)、增加數(shù)據(jù)量、嘗試不同的特征組合等方式進行優(yōu)化,或更換更合適的模型。
性能預(yù)測與配方優(yōu)化:經(jīng)過評估和優(yōu)化后的模型,可用于預(yù)測不同配方下加氫石油樹脂的性能。根據(jù)預(yù)測結(jié)果,反向設(shè)計出滿足特定性能要求的配方,例如,若希望提高加氫石油樹脂的軟化點,可通過模型預(yù)測哪些原料比例或工藝參數(shù)的調(diào)整能達到這一目標,然后進行實驗驗證。通過不斷重復預(yù)測 - 實驗 - 優(yōu)化的過程,逐步找到合適的配方,實現(xiàn) AI 驅(qū)動的配方優(yōu)化。
本文來源:河南向榮石油化工有限公司 http://www.gzxdtyg.com/