本文關(guān)鍵詞：非線性改進(jìn)的P-圖理論應(yīng)用于工藝路線選擇

  更多相關(guān)文章： P-圖理論 過程網(wǎng)絡(luò)綜合 建�？蚣� 非線性 工藝路線選擇

【摘要】：P-圖理論是一種基于圖論的過程網(wǎng)絡(luò)綜合工具,其主要優(yōu)勢包括：公理化生成嚴(yán)格超結(jié)構(gòu)、支持邏輯約束、算法化減少冗余結(jié)構(gòu)、建模過程直觀等,能高效處理超結(jié)構(gòu)中含較多子結(jié)構(gòu)的過程網(wǎng)絡(luò)綜合問題。但到目前為止,P-圖理論的內(nèi)層約束中還缺少對非線性約束的支持,在一定程度上限制了該理論的應(yīng)用范圍。因此,本文通過拉格朗日線性插值的方法,在P-圖理論的設(shè)備約束層中增加了對非線性方程的支持,并應(yīng)用于生物質(zhì)能源分離過程的工藝路線選擇中。提出了基于拉格朗日線性插值處理P-圖中非線性問題的方法。首先在P-圖理論的建�？蚣堋�(shù)學(xué)定義和公理約束的基礎(chǔ)上,提出P-圖理論建�？蚣艿臄�(shù)學(xué)規(guī)劃表述。結(jié)合工程上常見的兩類非線性約束,針對P-圖理論暫不支持非線性約束這一問題,在P-圖理論現(xiàn)有的求解流程和求解算法的基礎(chǔ)上,提出基于拉格朗日線性插值的處理非線性問題的方法,給出了相應(yīng)的算法流程,并使用Python語言編寫了相應(yīng)的外置程序,并調(diào)用pns_solver求解。該處理方法可以作為一個外置模塊,嵌入到P-圖理論的模型框架中,以擴(kuò)展P-圖理論的適用范圍。將非線性改進(jìn)后的P-圖理論框架應(yīng)用于生物質(zhì)能源的分離工藝路線選擇中。首先利用P-圖對該工業(yè)案例進(jìn)行模型構(gòu)建,通過模型求解得到經(jīng)濟(jì)目標(biāo)最優(yōu)的工業(yè)生產(chǎn)路線；其次在設(shè)備費(fèi)用的計(jì)算中,采用規(guī)模指數(shù)法來估算設(shè)備費(fèi)用,并使用本文提出的支持非線性的P-圖理論求解流程進(jìn)行計(jì)算,發(fā)現(xiàn)合理選擇設(shè)備尺寸,可以使不同生產(chǎn)規(guī)模下的產(chǎn)品成本降低10%～50%；在此基礎(chǔ)上,還將污染物濃度這一環(huán)境因素也考慮在P-圖模型中,構(gòu)建多目標(biāo)P-圖模型,利用P-graph Studio在求解過程中,保留多個可行解的特點(diǎn),得到經(jīng)濟(jì)-環(huán)境雙目標(biāo)關(guān)系,用以輔助項(xiàng)目建設(shè)初期的環(huán)境影響評估。將P-圖理論擴(kuò)展應(yīng)用到輕烴回收工藝參數(shù)的選擇中。在實(shí)際工藝設(shè)計(jì)中,工藝參數(shù)的選擇也屬于工藝路線設(shè)計(jì)的一部分,因此本部分將P-圖理論擴(kuò)展到輕烴回收工藝參數(shù)的選擇中,考察當(dāng)膜面積和塔板數(shù)在合理范圍內(nèi)同時變化時,整個工藝的費(fèi)用變化情況。借助P-圖理論的組合特性,減少了在目標(biāo)函數(shù)計(jì)算時的重復(fù)性工作,并利用P-圖理論的邏輯約束,將問題的組合數(shù)從137個降低到45個,并最終得到最小工藝費(fèi)用所對應(yīng)的工藝參數(shù)值。此外,該擴(kuò)展應(yīng)用具有一定的普遍性,所以在其他工藝參數(shù)的優(yōu)化選擇上也可以采用該方法。
【關(guān)鍵詞】：P-圖理論 過程網(wǎng)絡(luò)綜合 建模框架 非線性 工藝路線選擇
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ018
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 文獻(xiàn)綜述11-24
• 1.1 過程網(wǎng)絡(luò)綜合11-12
• 1.2 化工工藝路線選擇12
• 1.3 過程網(wǎng)絡(luò)綜合的研究方法12-15
• 1.3.1 直觀推斷法12-13
• 1.3.2 夾點(diǎn)分析法13
• 1.3.3 層次分解法13
• 1.3.4 模擬分析法13-14
• 1.3.5 數(shù)學(xué)規(guī)劃法14
• 1.3.6 人工智能方法14-15
• 1.3.7 圖論方法15
• 1.3.8 復(fù)合方法15
• 1.4 P-圖理論在過程網(wǎng)絡(luò)綜合中的應(yīng)用15-18
• 1.4.1 P-圖理論在分離網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用15-16
• 1.4.2 P-圖在反應(yīng)路徑識別中的應(yīng)用16-17
• 1.4.3 P-圖在換熱網(wǎng)絡(luò)綜合中的應(yīng)用17
• 1.4.4 P-圖理論在供應(yīng)鏈中的應(yīng)用17
• 1.4.5 P-圖理論在工藝路線選擇中的應(yīng)用17-18
• 1.5 P-圖理論的特點(diǎn)18-21
• 1.6 P-圖理論輔助建模工具21-22
• 1.7 本論文研究內(nèi)容22-24
• 2 支持非線性約束的P-圖理論建�？蚣苎芯�24-37
• 2.1 P-圖理論建模框架基礎(chǔ)24-28
• 2.1.1 數(shù)學(xué)定義24-25
• 2.1.2 基本公理25-26
• 2.1.3 P-圖理論的數(shù)學(xué)規(guī)劃形式26-28
• 2.2 P-圖理論基本求解算法28-29
• 2.3 P-圖理論的求解流程29-30
• 2.4 支持非線性約束的P-圖模型框架30-34
• 2.4.1 輸入-輸出非線性關(guān)系30-31
• 2.4.2 與費(fèi)用項(xiàng)相關(guān)聯(lián)的非線性31-32
• 2.4.3 改進(jìn)的P-圖理論算法流程圖32-34
• 2.5 非線性模塊算法實(shí)現(xiàn)34-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 3 改進(jìn)的P-圖理論在工藝路線選擇中的應(yīng)用37-51
• 3.1 不考慮非線性的P-圖模型37-43
• 3.1.1 過程超結(jié)構(gòu)的建立38
• 3.1.2 物料與設(shè)備相關(guān)參數(shù)收集38-40
• 3.1.3 P-圖模型建立40-41
• 3.1.4 模型求解與靈敏度分析41-43
• 3.2 考慮非線性關(guān)系的P-圖模型43-47
• 3.2.1 P-圖模型的非線性改進(jìn)43-44
• 3.2.2 改進(jìn)模型的處理44-45
• 3.2.3 模型求解45
• 3.2.4 求解結(jié)果與靈敏度分析45-47
• 3.3 考慮多目標(biāo)的P-圖模型47-50
• 3.3.1 第二目標(biāo)設(shè)定47-48
• 3.3.2 多目標(biāo)問題求解48-49
• 3.3.3 結(jié)果分析49-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 4 P-圖理論輔助選擇煉廠氣資源回收過程工藝參數(shù)51-59
• 4.1 問題定義與假設(shè)51-52
• 4.2 輕烴回收工藝中待優(yōu)化參數(shù)的選擇52-53
• 4.3 構(gòu)建用于工藝參數(shù)選擇的P-圖模型53-56
• 4.3.1 工藝相關(guān)數(shù)據(jù)的估算54-55
• 4.3.2 基礎(chǔ)P-圖模型55-56
• 4.3.3 邏輯約束56
• 4.4 模型求解與結(jié)果分析56-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 附錄A 符號說明65-66
• 附錄B 利用線性規(guī)劃工具求解P-圖模型66-67
• 附錄C P圖理論MSG算法實(shí)現(xiàn)67-68
• 附錄D P圖理論SSG算法實(shí)現(xiàn)68-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況69-70
• 致謝70-71

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 許曉慧;孫娜;趙立新;;基于P-圖理論的組合算法合成分離過程嚴(yán)格超結(jié)構(gòu)[J];計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué);2014年12期

2 趙志強(qiáng);;化工工藝過程開發(fā)及工藝路線選擇[J];黑龍江科技信息;2012年06期

3 李英;周集體;姚平經(jīng);;水夾點(diǎn)分析與數(shù)學(xué)規(guī)劃法相結(jié)合的廢水處理網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);2010年01期

4 成思危;楊友麒;;過程系統(tǒng)工程的昨天、今天和明天[J];天津大學(xué)學(xué)報(bào);2007年03期

5 楊友麒;化工過程模擬[J];化工進(jìn)展;1996年03期

，

本文編號：900406