模块环境下多目标遗传算法在过程优化综合中的应用研究

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1、青岛科技大学硕士学位论文模块环境下多目标遗传算法在过程优化综合中的应用研究姓名：孔祥冰申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：谭心舜;岳金彩20060430模块环境下多目标遗传算法在过程优化综合中的应用研究摘要随着计算机技术和化工系统工程的发展，各种单元操作已开发出成熟的数学模型，并已出现了成熟的商品化模拟软件。但由于化工过程的复杂性和具体性，模拟软件不可能满足所有实际过程的需要，对于一个过程综合问题需要多个软件配合使用才能够解决，为了避免软件功能的重复开发并实现软件功能的联合，软件集成逐渐显现出其重要性。过程系统综合是指按照规定的系统特性，寻求所需要的系统结构及其各子系统

2、的性能，并使系统按规定的目标进行优化组合。它是过程系统工程学的核心内容，是过程系统设计的关键。随着人们对环境、资源等问题的日益关注，化工过程的多目标优化综合成为一个重要的研究方向。求解多目标优化综合问题的方法主要有多目标数学规划法和多目标进化算法，以遗传算法为代表的进化算法是建立在生物进化基础上借鉴自然选择和群体遗传激励的随机搜索算法。由于遗传算法能同时处理一组可能的解，而且经过一次运算就可找到一组非劣解，另外遗传算法不受比如Pareto曲面形状、目标个数等条件的限制，还可处理带随机的、不确定的离散搜索空间问题，这正是数学规划法所难以克服的。所以遗传算法非常适合于求解多目标优

3、化问题。本文讨论了多目标优化问题的求解方法，并针对精英保留非劣排序遗传算法(NSGA-II)在过程综合中的应用进行了研究，并通过测试函数验证了该算法是求解此类问题的有效算法。本文以模块模拟器环境为基础，以AspenPlus模拟软件为主要研究对象，将Aspen作为模块模拟器评估输入变量，利用软件代码集成实现对AspenPlus的自动控制和访问。本文方法可简化具体模型建立及其处理等复杂工作。并结合具体实例说明方法的有效性。利用软件集成方法实现遗传算法与Aspen软件的集成，成功开发了一个多耳标化工过程优化综合系统，以甲苯吸收塔为工程实例，利用模拟器对流程进行模拟，收敛的结果直接利

4、用多目标遗传算法对这些结果进行优化。此系统不仅实现了过程严格模拟基础上的过程集成以及模拟软件的过程优化综合功能，而且为过程优化综合提供了方便而可靠的平台。通过实例考核表明，应用本系统可以满足一般化工流程的多目标优化综合要求，对实际过程的最优设计、仓U造最佳经济效益具有一定的指导作用。关键词：过程综合；多目标优化；遗传算法；软件集成；AspenP1usllSTUDYONTHEMIⅡTI—OBJECTIVEGENETICALGORJTHMUSEDINPROCESSSYNTHESISINMODULARSIMULATORENVIRONMENTAbstractWiththedevelo

5、pmentofthecomputertechniqueandthechemicalsynthesisengineering，manymathematicalmodelsofvariOUSunitsandcommercialsoftwarehavebeendeveloped．Butbecauseofthecomplexityandconcretesofthechemicalprocess，simulatedsoftwareisimpossibletosatisfyallthedemandoftheactualprocess，SOtheunionofmanysothvareise

6、noughtoresolveaproblemofsynthesisprocess．TheimportanceofsoftwareintegrationWaSappearedtoavoidtheprogrammingofsoftwarefunctionrepeatedlyandrealizetheunionofthesoftwarefunction．TheprocesssystemsynthesisisrefersthatseeksystemstructureanditsvarioussubsystemscapabilityaccordingtOthesystemcharact

7、eristic，andcausesthesystemtocarryoi"Itheoptimizedcombinationaceordingtothestipulationgoal．Itistheprocesssystemengineeringcorecontentandthekeyofprocesssystemdesign．Multi—objectiveoptimizationhasbecomeanimportantresearchtopicofthechemicalprocesssynthesizes