考虑环境影响间歇过程多目标最优化设计

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1、摘要化学工业的生产活动在消耗大量的资源和能量的同时，产生了多方面的环境影响，化工过程的污染问题由于对人类和环境的影响已在全世界范围内引起越来越多的关注。间歇过程在化工生产中占有重要的地位，随着市场竞争日益激烈，同时考虑投资费用和环境影响的间歇化工过程多目标最优化设计是人们关注的课题，用于达到节约资源，保护人类赖以生存的环境的目的，实现经济与环境的协调发展。同时考虑费用和环境影响对间歇化工过程多目标最优化设计问题进行求解，通常的做法是使用权重系数法将多目标合成单一目标来优化，但大多数情况下，这种权重系数很难确知。因此，有必要提供多个

2、解以便于设计者作出合理的最终选择。本文分别在姚兆玲等所建立的考虑废物最小化的间歇过程最优化设计的模型以及考虑设备可靠性对环境影响的最优化设计的模型基础上，把目标函数单目标权重改为多目标。采用多目标遗传算法和线性规划相结合的方法对问题进行求解，基于问题的分解策略，多目标遗传算法采用最优保存策略来求解主导问题，而用线性规划求解子问题。该算法在保持遗传算法(GA)优点的同时还结合了线性规划(LP)可直接处理连续变量和约束方程的优点，求解出了非劣解集，并与不同权重系数下的单目标算例进行了比较。结果表明，用多目标遗传算法求解间歇化工过程是有

3、效的。这为设计者在间歇化工过程最优化研究考虑环境因素的决策提供了充分的依据。关键词：间歇化工设计；环境影响；多目标优化；遗传算法ABSTRACTWiththedevelopmentofchemicalandprocessingindustry,pollutionproblemhasattractedincreasingconcernintheglobalscopeforitsimpactontheenvironmentandhumanhealth．Itmustbeemphasizedthatthedesignofbatchplan

4、tshasbeenforlongbeenidentifiedasakeyprobleminchemicalengineering．InordertOke印competitioninmarket，multi-objectiveoptimaldesignofbatchprocesswithminimizationofinvestmentandenvironmentalimpacthasalwaysbeenoneoftheresearchingfocuses．Italsobringsthedualbenefitofeconomyande

5、nvironment．Multi-objectiveoptimaldesignofbatchprocesswithminimizationofinvestmentandenvironmentalimpacthasbeenaddressedasamono—objectiveoptimizationwithaweightfactorontheenvironmentalterm．ButthereisnoeasywaytOgetafightvaluefortheweightfactor．Itisnecessarytosolvethepro

6、blemandgiveagroupofsolutions，SOthatthedesignerCanhavemorealternativestOmakedecisions．Inthepresentpaper,wechangemono··objectivemodeltomulti··objectivemodelwhichweredevelopedbyYaoZhao-Ling．Theproblemissolvedwithamulti-objectivegeneticalgorithm(GA)optimizationmethodcombi

7、nedwithlinearprogramming(LP)．GAisusedtosolvethemasterprogramproblemandLPisusedtosolvesub-problems．TheGA／LPalgorithmtakesadvantageofGAmethodaswellasLPmethodwhichcansolveproblemswithcontinuousvariablesandalargeamountofconstraintequations．AgroupofParetosolutionsareprovid

8、ed．Theresultsarecomparedwiththoseofmono-objectiveoptimizationwithaweightfactorontheenvironmentalterm．Theproposedmethodisshow