化学化工软件集成技术及应用研究

摘要

随着软件业的不断发展，软件的种类和数量的日渐增多，软件中的许多功能被重复编写。另外，许多领域对软件功能的要求也越来越高。为了避免这种软件功能的重复开发并实现软件功能的联合，软件集成的思想被提出来并逐渐呈现出其蓬勃的发展前景。目前，已有很多学者从不同角度，提出了集成的策略和方法。取得了一定的成果。但由于各类软件设计标准的不同以及其支持二次开发程度不一致等复杂的原因，还有许多问题有待于解决。 本论文以化学化工领域的软件为主要研究对象，结合Windows系统环境下一般软件的特点，对软件代码集成技术进行了研究。提出了对Windows系统环境下几乎所有的应用软件都适用的软件代码集成方法，并将其应用到精馏系统综合中。 1)在界面控制和数据处理的基础上提出了利用代码集成来代替重复代码编写的思想及实现策略，其基本思想是在Windows消息机制及WindowsAPI函数的基础上利用界面控制(在控制软件中对应用程序进行自动调用)和数据处理将应用程序模块化，然后在用户开发软件中调用所需功能模块并使其与其它模块协调运行，以此实现代码集成。 2)将软件代码集成用于多组分分离序列综合问题的研究。精馏过程综合问题的主要困难在于系统的大规模组合优化特征、复杂的混合整数非线性建模和求解、以及精馏过程评价问题(即建立优化问题的目标函数)等等。针对这些困难，本文提出利用随机搜索技术——模拟退火算法产生和优化分离序列结构，利用Aspen软件对序列进行参数设计和评价，利用软件代码集成方法实现过程的自动调用。本文方法可简化具体的混合整数非线性规划模型建立及其处理等复杂工作，并能用严格法获取系统的设计和操作参数。通过两个算例验证了方法的有效性。 3)利用软件代码集成解决复杂塔的优化设计问题。此算法利用软件代码集成的方法调用AspenPlus。适用于带有一股进料、两股出料，每块理论板上均可有中间冷凝器或再沸器的复杂塔。在外层循环中，整型变量包括理论板数N利用模拟退火算法进行优化，中间换热器的个数及位置利用动态编码生成的二进制字符串表示。在内层循环中，回流比和中间换热器的热负荷利用AspenPlus提供的SQP方法进行优化。通过两个算例验证了方法的有效性。 4)对软件的可集成性进行了研究。认为在Windows操作系统下运行的软件只要能具备下列两个特点中的一个就可以进行集成。一是I/O文件可修改，二是界面可控。并从两种角度将软件分成四类，并针对四类软件的不同特点提出了四种不同的集成思想和实现策略。

目录

文摘

英文文摘

0前言

1文献综述

1.1软件集成的思想和方法

1.1.1集成思想的形成

1.1.2软件集成模式的研究

1.1.3软件集成环境的研究

1.1.4软件集成标准的研究

1.1.5软件集成方法的研究

1.2精馏系统综合问题研究方法的进展和总结

1.2.1精馏系统综合问题的定义

1.2.2精馏系统综合问题的研究方法

1.2.3精馏系统综合中的常用软件

1.3本论文的研究目的及意义

2软件代码集成策略

2.1 Windows操作系统的消息管理机制

2.2 Windows操作系统进程管理机制

2.3代码集成的基本思想及其实现

2.3.1应用程序的模块化

2.3.2模块的集成

2.4实例

2.4.1 Aspen Plus的模块化

2.4.2对其中模块的集成

2.5本章小结

3软件可集成性的研究

3.1集成者对被集成软件的要求

3.1.1 I/O文件可修改

3.1.2界面可控

3.2软件开发者对软件可集成程度的要求

3.2.1集成已有软件的功能模块为软件开发者所用

3.2.2将软件开发者所开发的功能模块集成到已有软件中

3.3本章小结

4软件集成在精馏系统综合中的应用

4.1模拟退火算法(SA)

4.1.1模拟退火的原理

4.1.2模拟退火算法及其结构

4.1.3模拟退火算法的改进

4.2软件集成与模拟退火算法结合的分离序列综合方法

4.2.1策略的实施

4.2.2计算举例1

4.2.3计算举例2

4.3软件集成和模拟退火算法结合的复杂精馏塔的优化设计

4.3.1精馏塔模型

4.3.2塔的费用计算模型

4.3.3混合模拟退火算法

4.3.4计算举例3

4.3.5计算举例4

4.4本章小结

5总结

参考文献

致 谢