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灰色系统理论在输气干线优化设计中的应用研究

作　者: 李薇
导　师: 汪玉春
学　校: 西南石油大学
专　业: 油气储运工程
关键词: 输气干线优化设计灰色系统理论预测互补几何规划
分类号: TE973.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

灰色系统理论是我国学者邓聚龙教授首创的一门学科,是一种研究少数据、贫信息不确定性问题的有效方法。由于输气干线建设和运营的复杂性,其优化设计模型中的经济参数是处于动态的,是发展变化的,并且对有关数字进行估计又很难完全、准确。传统的输气干线优化设计,对种种不确定性通常采取回避态度,简化为确定性的系统规划,这样分析的结果有时不能很好地适应实际情况。为了提高优化结果的可靠性和适应性,本文将灰色系统理论应用于输气干线的优化设计,考虑到了模型参数的变化和发展,把信息不完全、关系不确定的参数作为灰数处理,通过GM(1,1)模型预测目标值,再运用灰色非线性规划和互补几何规划对输气干线进行灰色优化设计建模和求解。实例证明,对输气干线进行灰色优化设计更符合实际情况,其结果更能满足工程需求。在总结输气干线传统优化方法的基础上,本文应用灰色规划理论对输气干线建立了灰色优化设计的数学模型。并针对优化模型目标函数中的经济参数是随时间而发展变化的灰数这一特点,结合价格指数理论和灰色预测理论,建立了灰色参数的等维新息灰色预测模型,为了提高预测精度,对预测值进行了残差修正。针对输气干线灰色优化设计白化数学模型的特点,引入了互补几何规划算法,将模型转化为正定几何规划的标准形式来求解,该算法与广义几何规划相比,具有困难度低,计算过程简便的优点。最后应用灰色关联分析对预选方案进行了关联度排序,为方案评价提供了参考依据。本文采用VB6.0编制了灰色预测程序、优化计算程序和方案评价程序。通过实例计算证明;等维新息灰色预测模型的预测精度高,可以将其预测结果作为有效参数带入优化设计数学模型进行优化求解;优化计算所得的年值费用是随时间的推移而增加的,其变化趋势符合经济增长规律,体现了灰色优化设计动态建模的特点;方案评价的结果符合生产实际,体现了灰色关联分析综合评价的特点。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-6
1 绪论  6-15
  1.1 国内外天然气管道现状和趋势  6-9
    1.1.1 国外天然气管道的现状  6-7
    1.1.2 国外天然气管道的发展趋势  7-8
    1.1.3 国内天然气管道现状及趋势  8-9
  1.2 天然气管道优化设计概述  9-11
    1.2.1 天然气管道优化设计的必要性  9-10
    1.2.2 天然气管道优化设计已有的研究成果  10-11
  1.3 输气干线灰色优化设计概述  11-13
    1.3.1 输气干线灰色优化设计的目的和意义  11-12
    1.3.2 灰色系统理论在储运工程优化中的应用  12-13
  1.4 本文的主要工作及创新点  13-15
    1.4.1 本文的主要工作  13-14
    1.4.2 本文的主要创新点  14-15
2 灰色规划理论  15-20
  2.1 灰色系统理论概述  15-16
    2.1.1 灰色系统研究内容  15-16
    2.1.2 灰色概念与其他概念的区别  16
  2.2 灰色非线性规划  16-20
    2.2.1 灰色规划的特点  17
    2.2.2 灰色非线性规划  17-20
3 输气干线灰色优化设计数学模型的建立  20-29
  3.1 设计变量确定  20
  3.2 最优准则分析  20-21
  3.3 假设条件  21
  3.4 输气干线灰色优化设计数学模型  21-29
    3.4.1 目标函数  21-24
    3.4.2 约束条件  24-27
    3.4.3 数学模型  27-29
4 输气干线优化设计数学模型灰色参数的预测  29-43
  4.1 价格指数简介  29-30
  4.2 灰色预测理论  30-39
    4.2.1 数列灰预测模型  30-33
    4.2.2 灰预测的检验  33-36
    4.2.3 残差GM(1，1)模型  36-38
    4.2.4 等维新息GM(1，1)模型  38-39
  4.3 价格指数的灰预测  39-43
5 输气干线灰色优化设计数学模型的求解  43-53
  5.1 输气干线灰色优化设计数学模型的白化处理  43-44
  5.2 互补几何规划  44-48
  5.3 互补几何规划算法的步骤  48-50
  5.4 灰色关联分析  50-53
6 程序设计及算例分析  53-67
  6.1 程序设计  53-56
    6.1.1 灰参数预测程序  53
    6.1.2 优化计算程序  53-55
    6.1.3 方案评价程序  55-56
  6.2 算例分析  56-67
    6.2.1 灰色参数预测计算  57-61
    6.2.2 优化求解计算  61-62
    6.2.3 方案评价计算  62-67
结论和建议  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-74

灰色系统理论在输气干线优化设计中的应用研究

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