探究间歇化工过程的最优化方法及生产排序研究

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1、天津大学博士学位论文间歇化工过程的最优化方法及生产排序研究姓名：王举申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：袁希钢2000.5.1、天津大学博士学位论文摘要随着间歇过程在化I。生产中的重要性日益突出，其综合优化成为过程系统丁：程领域的重要研究课题。作为间歇过程研究的两类基本问题，间歇过程的设计与生产排序是十分复杂的组合优化问题。本文以这两类最优化问题为对象，进行了以下的研究工作：1．提出了改进的模拟退火算法，该算法采_}}{了非平衡、多次退火、最优解参与退火计算等策略及多个相邻解产生方法。对大规模的组合优化问题，这个算法的求解速度和求得全局

2、最优解的能力都有很大提高。2．把改进的模拟退火算法和线性规划法相结合并用于求解多目的和多产品间歇过程的设计问题，使算法收敛到全局最优解的概率显著提高一。还总结和归纳了结合型算法的基本原理和思想，把遗传算法和线性规划相结合的GA／LP算法，并用它求解间歇过程的设计问题。L．3．把改进的模拟退火算法用于多产品厂的排序研究并与Ku和Das等人的算法进行了比较，分别研究了这些算法在求解小规模问题和大规模时的特点和影响因素。对于比较简单的问题，这几种算法都能以很高的概率收敛于问题的全局最优解，而且求解时间都很短。(随着问题复杂性的增加，各个算法的求解精

3、度和收敛速度都不断下降，但是本文改进的模拟退火算法比其他算法求得最好解的比率平均高10～20％，而且求解时间缩短。我们还提出用遗传算法来求解多产品厂的排序问题，并把它与模拟退火算法进行了比较。在问题规模比较小时，遗传算法具有很高的求解精度，对大规模问题其总体求解性能不如模拟退火算法，但在有些情形它可以得到更好的结果。工～』．4．分折了以零等待(zw)方式操作的多产品厂的排序问题的特点，并针对零物料转移时间和设备启动时间以及非零料转移时间和设备启动时间等状况，分别建立了相应的排序模型，并用模拟退火算法对其进行求解。算例分析表明，本文的模型和算法

4、使得这类问题的研究大大简化，求解效率明显提高，而且可以得到更好的排序结果。5．多目的间歇过程的排序是一类很复杂的问题，本文对其中的一类特殊类型——顺序型多目的厂的排序问题进行了研究，建立了适合于这类问题的排序模型。，当各产品需要生产的批次不多时，可以把同一产品的不同批次当作不同产品对待，而在批次较大时，可以采用周期性方式安排生产。这些模型可以用本文提出的模拟退火算法求解。与已有的MILP模型相比，新模型中包含的变量数量和约束数目明显减少，求解效率也显著提高。L(、6．已有的排序模型都是单一目标的，通常以总生产时间最短或拖延惩罚最小为优化的目标

5、函数。本文建立了同时考虑上述两种因素的多产品厂的多目标排序模型，并引入了排序惩罚函数的概念。(在这个模型中，可以通过调节与总生产时间以及拖延惩罚相应的权重因子的大小而使模型与不同的目标函数相对应。这个模型可以方便地用本文提出的模拟退火算法进行求解／算例分析表明，与单一目标优化模型相比，新模型所得到的排序更合理。√～‘／。t=●—～天津大学博士学位论文关键词：间歇化]．过程遗传算法II预设计，生产排序，模拟退火算法天津大学博士学位论文AbstractThesynthesisandoptimizationofbatchprocesshasbeco

6、meanimportantresearchsubjectwithitsincreasingimportanceinchemicalprocessingindustry．Theconceptualdesignandproductionschedulingaretwofundamentalproblemsinbatchprocesses，theyarealsocomplicatedcombinatorialoptimizationproblems．Thisthesisfocusesonthemodelingandalgorithmsforsolv

7、ingtheseproblems．Anewsimulatedannealing(SA)algorithmisproposed，inwhichthenon—equilibriumandrepeatedannealingstrategies，aswellasvariousmethodsforgeneratingneighboringsolutionsareused·Numericalevaluationoftheperformancerevealsthatinmosttimethenewalgorithmcanapproachtheglobalo

8、ptimumofcomplexproblemsefficiently．TheproposedSAandthelinearprogramming(LP)arehybr