全局优化搜索新算法——列队竞争算法(Ⅰ) 解非线性和混合整数非线性规划问题

提出了一种称为列队竞争算法(LCA)的群体搜索算法,该算法在进化过程中始终保持着独立并行进化的家族,通过家族内部的生存竞争和家族间的地位竞争这两种不同的竞争方式,使群体快速进化到最优或接近最优的区域.根据家族的目标函数值大小排列成一个列队,按列队中家族地位的不同分配不同的搜索空间,使局部搜索与全局搜索达到均衡,同时,应用逐步收缩搜索空间技术加速收敛速度.数值计算表明,列队竞争算法的搜索效率优于遗传算法和模拟退火法等算法.     

油田注水系统仿真模型校正

油田注水管网系统属于大规模复杂网络系统.由于注水系统长期运行,管线普遍存在老化结垢等问题,从而导致管网系统水力摩阻系数发生改变,使得仿真模型得出的结果和真实值会有较大的偏差.为了解决这一问题,本文建立了油田注水管网系统的仿真校正模型.通过把由于水力参数改变而导致的误差转化为等效管长的思想,将误差求解问题转化为优化问题,利用列队竞争算法来进行求解.校正后的仿真计算结果与实际生产数据更相符.校正后的仿真模型为油田注水操作提供可靠的指导.     

有并行设备的多目的间歇生产调度

针对有并行设备的多目的间歇生产调度问题,建立了以所有订单生产步骤排序和订单各阶段所选用分配规则为决策变量的调度优化模型,并提出了列队竞争算法求解该模型的有效个体表示方法及变异操作策略。实例计算表明:所提出方法的求解效率优于文献中所报道的方法,特别在求解有多台并行设备的调度问题时能得到比文献更好的结果,表现出其求解大规模复杂多目的调度问题的潜力。     

化工原理仿真实验考核系统中的关键技术

判断用户操作正误并实现自动评分是虚拟仿真实验考核系统开发的主要内容.文中结合化工原理实验自动考核系统的开发过程详细介绍了自动判断与评分、多分支动画网、随机指令叠加动画、实验数据处理等关键技术及实现方法.系统已经通过鉴定并在湖北工学院校园网上发布和使用,实践证明虚拟设备能再现各种实验场景,各种动画形式能客观仿真实验过程,自动判断用户的各种操作,评定出实验成绩.     

性能随时间衰减的锅炉蒸汽系统循环调度

针对性能随时间衰减的锅炉蒸汽系统的循环调度问题进行了研究.首先建立了描述该问题的混合整数非线性模型;然后提出了确定各锅炉循环运行状态的时间分段策略以简化问题的求解;最后应用列队竞争算法对该混合整数非线性规划问题进行优化计算.采用某锅炉蒸汽系统循环调度的实例对所提出的方法进行了验证,计算结果表明循环调度优化能够获得比人工随机安排更优的调度方案,节能效果十分明显.     

基于SolidWorks的换热器管板参数化设计

为降低换热器中非标件管板设计的复杂性,提出了最小单元布管法求出管板上管孔中心坐标集合的设计草图,应用SolidWorks二次开发技术对管板三维模型进行参数化设计,通过修改工程图参考方法实现标准工程图的自动生成,实现了从设计草图到三维建模再到工程出图的管板自动参数化设计。实际应用表明,该方法能实现常见管板的快速设计,使管板的平均绘制时间由传统的4工时缩短为0.5工时,有效地提高了管板设计效率。     

基于MOLCA的催化裂化分离系统多目标模糊优化

催化裂化分离系统由分馏系统和吸收稳定系统两部分组成,本文将催化裂化分离系统作为一个整体进行研究。应用流程模拟软件Aspen Plus建立了该系统的全流程模拟,在此基础上,以干气中C_（3＋）组分数最小和系统能耗最少作为优化目标,建立了该系统的多目标优化数学模型。应用模糊优化理论对优化约束条件进行模糊处理,并采用多目标列队竞争算法（MOLCA）对模糊优化模型以及普通优化模型进行求解。计算结果表明,采用模糊优化的结果优于普通优化的结果,干气品质和系统能耗都得到了明显的改善。为催化裂化分离系统的操作优化提供了参考。     

白酒勾兑的优化模型与求解

建立了一种含可调参数的白酒勾兑混合整数线性规划模型,通过调节可调参数,得到不同整坛白酒数目参与勾兑的方案.为模型的求解提出了一种分层求解策略,即内层采用单纯型法优化连续变量,外层采用列队竞争算法优化整数变量.将提出的方法用于白酒勾兑的模拟计算,并与线性规划法相比较.结果表明:由该方法得到的优化方案,其参加勾兑的总的白酒坛数更少、整坛的白酒坛数更多,能有效地提高白酒品质及原度酒的储存空间利用率,降低勾兑操作成本及库存费用.     

基于原油TBP曲线校正的常减压装置操作的多目标优化

常减压装置的模拟与优化的效果取决于原油的实沸点(TBP)数据,针对进料原油物性时常变化,且实沸点(TBP)数据(曲线)测定费时和成本高的情况,提出了一种校正原油TBP曲线的方法。该方法以各侧线产品干点的模拟值与工况值误差平方和最小为目标,将TBP曲线的校正转化为最优化问题来求解。采用该方法能使模拟的精度显著提高。在此基础上,以汽提蒸汽量、侧线采出量、中段回流量为操作变量,以常压塔的拔出率最大化和能耗最小化为优化目标,建立了常减压装置的多目标优化模型。应用带精英策略的非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对常减压装置进行优化求解,得到了常压塔总收率-能耗的最优Pareto解集,为常减压装置的操作优化提供了依据。