基于列队竞争算法的混合算法研究及其在化工过程系统中的应用

摘要

化工过程系统综合问题是典型的混合整数规划(MIP)问题，随着过程系统研究的规模越来越大，综合问题变得越来越复杂，其求解变得更加困难。混合整数规划问题的求解已成为目前研究的热点与难点。 本文提出了基于列队竞争算法(LCA)的混合算法，它是LCA与确定性算法的混合。求解策略为两种算法的两层嵌套，外层应用LCA优化整形变量，内层应用单纯形法或序列二次规划算法(SQP)优化连续变量。研究了混合算法的结合机理、实现准则与求解步骤，并通过对测试函数的求解验证了算法的有效性。将提出的混合算法用于化工过程系统中的MIP问题的求解，求解了以下三个方面的问题： (1)白酒勾兑问题：建立了一种新的白酒勾兑混合整数线形规划(Mixed-Integer Linear Programming，MILP)模型，用本文提出的混合算法进行求解，得到了使白酒勾兑成本最低、基酒存储空间利用率最高及操作费用最低的优化结果； (2)多周期操作锅炉蒸汽系统优化调度问题：以操作费用与转运费用之和最小为目标函数，建立了此问题的混合整数非线性规划(MINLP)模型，用本文提出的混合算法进行求解，得到了接近于文献值的优化结果； (3)长输热油管道运行操作优化问题：以热力费用与动力费用之和最小为目标函数，建立了此问题的混合整数非线性规划(MINLP)模型，用本文提出的混合算法进行求解，得到略优于文献值的优化结果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2化工过程系统的MINLP算法简介

1.2.1求解MINLP问题的确定性算法简介

1.2.2求解MINLP问题的现代优化算法简介

1.3本论文的研究内容

第2章 基于列队竞争算法的混合算法研究

2.1引言

2.2基于列队竞争算法的混合算法研究

2.2.1混合算法的结合机理

2.2.2混合算法的实现准则

2.2.3基于列队竞争算法的混合算法基本步骤和流程

2.3基于列队竞争算法的混合算法性能测试

2.3.1混合整数线性规划(MILP)问题的性能测试

2.3.2基于列队竞争算法的混合算法可调参数分析

2.3.3混合整数非线性规划(MINLP)问题的性能测试

2.4小结

第3章 混合算法在白酒勾兑中的应用

3.1引言

3.2白酒勾兑优化数学模型的建立

3.2.1模型建立及求解的基本原则

3.2.2优化数学模型

3.3白酒勾兑的实例分析

3.3.1问题分析及模型的建立

3.3.2计算结果与分析

3.4小结

第4章 混合算法在多周期操作锅炉蒸汽系统优化调度中的应用

4.1引言

4.2多周期操作锅炉蒸汽系统超结构模型的建立

4.3多周期操作锅炉蒸汽系统优化调度计算实例

4.3.1问题分析及模型的建立

4.3.2计算结果与分析

4.4小结

第5章 混合算法在长输热油管道运行操作优化中的应用

5.1引言

5.2长输热油管道运行操作优化模型的建立

5.2.1长输油管道运输的影响因素

5.2.2长输热油管道操作优化模型的建立

5.3长输热油管道运行操作优化计算实例及分析

5.4小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

部分过程系统优化网络资源

攻读硕士期间参与完成的论文与科研项目

致谢