采用新单元换热量生成与分布概率协调策略优化换热网络

强制进化随机游走算法应用于换热网络优化,具有算法程序简单、结构进化能力强等特点,但种群个体进化后期依然很难找到使年综合费用再次降低的进化方向。鉴于此,分析新生成换热单元最大换热量(Q_(max))取值对优化过程及新生成换热单元换热量(Q_n)概率分布的影响,在此基础上采用换热单元换热量生成与分布概率协调的换热网络优化策略,摄动后小概率随机生成换热量较大的换热单元,同时改变Q_n的概率分布情况,用于增强结构进化能力。最后采用15SP和20SP算例验证该策略的可行性,较文献结果分别降低了435 498和42 253$/a,由此证明,该策略可有效提高算法的局部搜索精度和全局搜索能力。     

RWCE算法控制参数动态更新促进换热网络结构进化策略

相较其他进化算法,强制进化随机游走（RWCE）算法能够始终保持较高的种群多样性,从而有效地跳出局部最优。然而,目前对于该算法进化过程中的控制参数如最大步长、最小换热量或换热面积以及接受差解概率的设置仍无严格定义,其取值方法和取值范围都将对结构进化的进度、换热单元生成和消去速度以及最终的换热单元数产生直接影响。根据换热单元数设定逐渐变化的控制参数,进行逐级优化尝试。引入logistic函数作为接受差解概率的取值策略,使最大步长和保留系数均随换热单元数线性变化,实现控制参数的动态更新从而促进换热网络结构进化。通过算例验证,该策略能提高RWCE算法优化换热网络的效率,可获得更理想的网络结构。     

一种多股流换热器综合性能优化设计方法

在综合考虑了体积、重量和阻力等因素的基础上,对多股流换热器进行通道排列和优化设计,并运用无量纲分析法,自定义了syn因子、syn线等用以评价换热器综合性能的指标。详细分析了应用syn因子综合优化翅片结构的过程,与实际的设计结果比较表明：该方法适用于多股流换热器的综合性能优化设计。     

一种应用于换热网络综合的伴随优化策略

为解决强制进化随机游走算法(random walk algorithm with compulsive evolution,RWCE)应用于换热网络综合时进化停滞的问题,提出了一种伴随优化策略(CO-RWCE):对种群中各个体优化进程进行监控,当个体因接受差解陷入长期进化停滞时,将该个体历史最优解回代给个体以调整优化方向;若多次回代后个体仍未进化,则将全局最优解传给个体并摄动以实现重生。在回代或重生后,采用一种游走概率递减技术,控制游走变量个数以提升搜索精度。优化结果表明:改进策略增强了个体自身进化能力,有效提升了算法搜索能力。     

基于新策略粒子群算法优化换热网络

换热网络综合优化是过程系统中最广泛研究的方向。尽管如此,MINLP的复杂性给粒子群算法的应用提供了广泛的空间。首先,提出两种不同机理的局部搜索策略来完善粒子群算法作为启发式算法局部搜索能力不强和精度不高的问题,使算法能更有利地接近全局最优的局部极值。其次,对含固定投资费用的算例,采用费用计算替换公式的策略,来避免迭代计算初期面积较小时因为固定投资费用权重较大而使算法陷入局部最优问题。最后用4个四股流算例分别从不同侧面说明以上两种策略的有效性,并都得到了该算例目前为止最好的局部极值。     

文化基因粒子群算法在换热网络连续变量全局优化中的应用

在换热网络的综合优化中,连续变量的优化通常采用确定性方法。相比于整型变量优化,连续变量优化相对容易处理,但存在容易陷入局部最优和无法收敛到全局最优的问题。针对这一问题,提出一种在标准粒子群算法中结合局部搜索策略的文化基因粒子群算法;结合换热网络最小年综合费用小和计算时间短的优点,提出Ring+Random粒子种群拓扑结构;结合算法控制参数的设置与粒子种群拓扑结构的改进,使文化基因粒子群算法具有更好的全局收敛性能。采用6个10股流体算例验证文化基因粒子群算法在给定换热网络结构下的连续变量全局收敛性能,与文献值相比,换热网络最小年综合费用最大减少了26 025$/a。     

多股流换热器网络及其衍生网络法综合优化

在介绍了多股流换热器网络特点及其与传统网络区别的基础上,提出了一种基于衍生网络的多股流换热器网络综合优化方法,重点在衍生网络的生成、多股流换热器网络的合成以及全局优化格式的生成等方面进行了探讨,结果表明,采用衍生网络的方法能够实现多股流换热器网络的优化.     

收敛精度对换热网络优化路径的影响

换热网络本身严重的非线性导致了局部极值大量存在而极易陷入局部最优陷阱无法跳出,优化策略产生的领域搜索能力的好坏直接决定了全局搜索和跳出局部最优的能力。收敛精度不仅直接影响着优化程序的效率和求解精度,同时收敛精度的不同取值带来的"误差累积"导致基于原理论的优化方向发生改变。因为计算机以有限位的浮点数来表示实数从而产生舍入误差或者在计算过程中出现有效位数失落,导致在有整型变量优化的换热网络中对有无换热器(0-1)判断中产生不同的结果。通过基于共轭性原理提供优化方向的Powell法来具体分析不同收敛精度对优化方向的影响,将权重较大的精度们在10SP1算例中组合试验分析,特定换热器下具体观察优化路径的改变。     

换热网络全局优化的等平面切割方法的实现

换热网络全局优化属于混合整数非线性规划范畴,其全局优化难点是局部最小解遍布全局,求解过程中很容易陷入局部最小解,而不能获得全局最优解.文章针对换热网络全局最优化的难点,运用一种全新的全局最优化方法--等平面切割的方法,根据目标函数代表的性能进行等平面切割,反复交替地操作不断缩小全局最优解的区间;同时,基于切割平面法分析...     

TS算法在常减压装置换热网络优化中的应用

在对换热网络问题进行分析的基础上,利用禁忌算法(TS)在网络自动建构过程中进行指导,建立了具有领域最优搜索能力的换热网络结构自动生成技术.通过禁忌表紧凑的格式记录了流股的匹配状态,在网络自动建构过程中,能指导流股进行合理匹配,充分回收能量的同时,简化了换热网络的结构.利用TS算法对常减压蒸馏装置换热网络进行了优化,提高了原油的预热终温,减少了燃料的消耗.