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基于炼油厂CSTR生产的循环调度与优化问题研究

作　者: 翟黎渊
导　师: 高振
学　校: 东北大学
专　业: 系统工程
关键词: 实时调度与优化 混合整数动态最优化 有限元正交配置法 改进的禁忌搜索 可行路径法
分类号: F273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


炼油企业具有资本和技术密集、生产过程连续、产品批量大及产品市场覆盖面广的特点。炼油厂供应链的两端为离散型,而中间加工环节为连续性过程,因而在整个生产过程中总体上呈现离散和连续相结合的特性,加上运输和销售的约束,造成原料和产品的库存较大。基于这样的特点,炼油企业的生产调度优化在企业生产经营管理决策中起到决定性作用,对生产计划与调度优化的问题的研究,本文研究工作内容如下：(1)基于炼油厂生产调度与优化问题的背景,概述了炼油厂生产业务流程的陈述；分析了炼油厂CSTR(Continuous Stirred Tank Reactor)生产过程中的调度问题,以及该问题的分类和特点。(2)概述了在炼油厂多产品生产的循环调度与优化问题的重要意义,分析了问题模型的约束条件,主要是基于生产过程进行分析,最后在此基础上建立一个实时调度优化的数学模型,模型的形式为混合整数动态最优化(Mixed-Integer Dynamic Optimization)模型,利用有限元正交配置法来将模型转化为混合整数非线性规划模型。(3)系统的介绍了禁忌搜索算法,并在此基础上对禁忌搜索算法进行了更深入的研究,提出了改进的禁忌搜索智能优化方法。该混合方法融合了禁忌搜索较强的局部搜索能力和连续扩展邻域的搜索能力,以进一步提高整体算法性能。(4)分析了问题求解方法,并在对问题分析的基础上提出了利用有限元正交配置法来分解模型,利用可行路径法并结合禁忌搜索算法,简要绘出模型求解的框架流程图。比较了禁忌搜索算法,改进的禁忌搜索算法,以及数学规划算法ILOG CPLEX的计算结果,并对结果进行分析,验证了模型的有效性和算法的优越性。最后是全文的总结与展望,指出下一步的研究内容以及研究方向。

全文目录


摘要  5-6
英文摘要  6-11
第1章 绪论  11-19
  1.1 引言  11-12
  1.2 课题的来源  12-13
  1.3 课题研究的目的和意义  13-14
  1.4 国内外的研究现状和本文的研究特点  14-16
    1.4.1 国内外的研究现状  14-15
    1.4.2 本文的研究特点  15-16
  1.5 本文的研究内容和技术路线  16-19
    1.5.1 本文的研究内容  16-18
    1.5.2 本文的研究路线  18-19
第2章 炼油厂CSTR循环生产优化问题  19-31
  2.1 化工过程优化概述  19-20
  2.2 炼油厂生产业务流程概述  20-25
    2.2.1 炼油厂生产过程描述  20-22
    2.2.2 石油加工过程  22-25
  2.3 炼油厂CSTR生产优化问题  25-29
    2.3.1 CSTR生产优化问题  25-27
    2.3.2 单个CSTR生产线多产品循环调度  27
    2.3.3 并行CSTR生产线多产品循环调度  27-29
  2.4 小结  29-31
第3章 问题的模型  31-47
  3.1 引言  31-32
  3.2 问题的研究  32-40
    3.2.1 炼油厂车间生产过程分析  32-34
    3.2.2 生产库存问题分析  34-36
    3.2.3 装置加工方案费用分析  36-37
    3.2.4 CSTR生产过程研究  37-38
    3.2.5 CSTR生产动态优化求解方法  38-40
  3.3 基于CSTR多产品循环调度与优化问题的模型  40-46
    3.3.1 函数构成  40-41
    3.3.2 参数  41-42
    3.3.3 决策变量  42-43
    3.3.4 约束条件以及说明  43-46
  3.4 小结  46-47
第4章 问题求解设计和算法概述  47-65
  4.1 问题的求解设计  47-53
    4.1.1 问题求解分析  47-48
    4.1.2 问题求解数值技术  48-52
    4.1.3 问题求解思路  52-53
  4.2 禁忌搜索算法介绍  53-57
    4.2.1 禁忌搜索算法的基本思想  53-54
    4.2.2 禁忌搜索算法的要素构成  54-56
    4.2.3 禁忌搜索算法的流程  56-57
  4.3 改进的禁忌搜索算法  57-60
  4.4 Matlab数学计算工具简介  60-61
  4.5 数学规划算法引擎ILOG CPLEX  61-63
  4.6 小结  63-65
第5章 模型求解的实例设计和结果分析  65-75
  5.1 实例设计  65-66
  5.2 针对实例的算法设计与求解  66-70
    5.2.1 禁忌搜索算法的实现  66-67
    5.2.2 改进的禁忌搜索算法实现  67-70
  5.3 结果比较与分析  70-73
  5.4 小结  73-75
第6章 总结与展望  75-77
参考文献  77-81
致谢  81

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中图分类: > 经济 > 经济计划与管理 > 企业经济 > 企业生产管理
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