一種化工生產(chǎn)中原料蒸發(fā)過程的優(yōu)化調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種化工生產(chǎn)中原料蒸發(fā)過程的優(yōu)化調(diào)度方法，屬于化工生產(chǎn)過程智能優(yōu)化調(diào)度【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明通過確定原料蒸發(fā)過程調(diào)度模型和優(yōu)化目標(biāo)，并使用基于自適應(yīng)分布估計(jì)算法的優(yōu)化調(diào)度方法對(duì)優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化；其中調(diào)度模型依據(jù)每臺(tái)蒸發(fā)設(shè)備上所加工原料的最早完工時(shí)間來建立，優(yōu)化目標(biāo)為最小化最早完工時(shí)間。本發(fā)明使得化工生產(chǎn)中原料蒸發(fā)過程的表達(dá)清晰準(zhǔn)確；使得EDA算法具有自適應(yīng)學(xué)習(xí)能力；使得EDA可以有效克服對(duì)學(xué)習(xí)速率較敏感和依賴的不足；有利于充分利用優(yōu)秀個(gè)體的信息來指導(dǎo)搜索方向，進(jìn)而使得算法的搜索寬度和深度得到合理平衡，可有效提高解的質(zhì)量。
【專利說明】一種化工生產(chǎn)中原料蒸發(fā)過程的優(yōu)化調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種化工生產(chǎn)中原料蒸發(fā)過程的優(yōu)化調(diào)度方法，屬于化工生產(chǎn)過程智能優(yōu)化調(diào)度【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速增長，流程工業(yè)的發(fā)展程度已成為衡量國家工業(yè)水平的重要指標(biāo)。化工生產(chǎn)是流程工業(yè)最重要的組成部分之一，化工生產(chǎn)通過對(duì)原材料進(jìn)行相應(yīng)的物理和化學(xué)加工，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)原材料價(jià)值的升值。在化工生產(chǎn)中，主要包括過濾、萃取、結(jié)晶和蒸發(fā)等基本操作，其中蒸發(fā)操作應(yīng)用的場(chǎng)合最廣。蒸發(fā)過程常用于原料的初步處理中，根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研，大約有90%左右的化工原料初步處理都需要使用蒸發(fā)操作，原料的處理的速度和質(zhì)量將直接對(duì)后續(xù)的深加工產(chǎn)生重要影響，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)具有重要意義。因此，化工生產(chǎn)中原料蒸發(fā)過程的優(yōu)化調(diào)度具有重要研究價(jià)值。
[0003]在化工原料蒸發(fā)過程中，需根據(jù)原料的性質(zhì)使用并行間歇蒸發(fā)設(shè)備對(duì)原料進(jìn)行加熱操作，進(jìn)而得到符合工藝要求的待加工半成品，以便進(jìn)行后續(xù)工序的深加工。不同原材料可以在多臺(tái)蒸發(fā)設(shè)備中的任意一臺(tái)上加工，而每臺(tái)蒸發(fā)設(shè)備在加工完一種原材料后，需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間進(jìn)行清洗和調(diào)整，才能繼續(xù)加工另外一種原材料，同時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間取決于原材料之間的加工順序，調(diào)度目標(biāo)是找到一個(gè)合理的加工順序，使得最早完工時(shí)間(makespan)極小化。該過程調(diào)度屬于帶序相關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間的并行機(jī)調(diào)度問題。業(yè)已證明，該問題屬于NP (Non-PoIynomiaI)完全問題,無法在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)求得精確解，求解規(guī)模隨問題的增大呈指數(shù)增長，在理論和應(yīng)用上均具有較高研究價(jià)值。
[0004]由于原料蒸發(fā)過程調(diào)度問題屬NP完全范疇，傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法和啟發(fā)式構(gòu)造性方法無法保證解的優(yōu)化質(zhì)`量。因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于自適應(yīng)分布估計(jì)算法(Adaptive Estimation of Distribution Algorithm,AEDA)的優(yōu)化調(diào)度方法，可在較短時(shí)間內(nèi)獲得化工生產(chǎn)中原料蒸發(fā)過程調(diào)度問題的近似最優(yōu)解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在較短時(shí)間內(nèi)獲得化工生產(chǎn)中原料蒸發(fā)過程調(diào)度問題的近似最優(yōu)解的問題，提供了一種化工生產(chǎn)中原料蒸發(fā)過程的優(yōu)化調(diào)度方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種化工生產(chǎn)中原料蒸發(fā)過程的優(yōu)化調(diào)度方法，通過確定
原料蒸發(fā)過程調(diào)度模型和優(yōu)化目標(biāo)，并使用基于自適應(yīng)分布估計(jì)算法的優(yōu)化調(diào)度方法對(duì)優(yōu)
化目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化；其中調(diào)度模型依據(jù)每臺(tái)蒸發(fā)設(shè)備上所加工原料的最早完工時(shí)間來建立，
優(yōu)化目標(biāo)為最小化最早完工時(shí)間Cmax:
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【權(quán)利要求】
1.一種化工生產(chǎn)中原料蒸發(fā)過程的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于:通過確定原料蒸發(fā)過程調(diào)度模型和優(yōu)化目標(biāo)，并使用基于自適應(yīng)分布估計(jì)算法的優(yōu)化調(diào)度方法對(duì)優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化；其中調(diào)度模型依據(jù)每臺(tái)蒸發(fā)設(shè)備上所加工原料的最早完工時(shí)間來建立，優(yōu)化目標(biāo)為最小化最早完工時(shí)間Cmax: 式中表示第J.臺(tái)蒸發(fā)設(shè)備上加工的第i種原料和第i+l種原料的開始加工時(shí)間之差，G.為第J.臺(tái)蒸發(fā)設(shè)備上加工的原料總數(shù)，p(i，J.)為第J.臺(tái)蒸發(fā)設(shè)備上加工第i種原料的加工時(shí)間，PiQ ~ 為設(shè)備J.上原料i與1-Ι之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間，i=l,...,/?, J=I,…，m,η表示待加工的原料總數(shù)，m表示蒸發(fā)設(shè)備的數(shù)量,〃表示待蒸發(fā)的原料排序；調(diào)度的目標(biāo)為在所有待蒸發(fā)的原料排序的集合Π中找到一個(gè)Y，使得最早完工時(shí)間C畫(/O最小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化工生產(chǎn)中原料蒸發(fā)過程的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于:所述優(yōu)化調(diào)度方法的具體步驟如下: Α、編碼方式:以待加工原料排序進(jìn)行編碼Λ.=[πρ/τ2_71-κ];其中/?表示待加工的原料的總數(shù)； B、種群和概率矩陣的初始化:種群規(guī)模為Μ，采用隨機(jī)方法產(chǎn)生初始化種群，直至初始解的數(shù)量達(dá)到種群規(guī)模的要求；采用《Χ/?階的概率矩陣作為算法的概率模型:

式中:gen表示算法運(yùn)行代數(shù)，初始化時(shí)#/?=1 ?，元素馬.(g.)(! = L為J = 1.』)表示原料排序編碼ff =中的第j個(gè)元素' 取值為i的概率，Pij-Cl)均取值為Vn ;第j列中的所有元素(v.1 、滿足|>&(獲《) = 1的為待加工原料總數(shù)；
C、通過自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略計(jì)算學(xué)習(xí)速率:首先將當(dāng)前為止得到的迭代過程中的解所獲得的改進(jìn)的次數(shù)之和M及當(dāng)前總的迭代次數(shù)Ari作除，得到改進(jìn)比/r，然后根據(jù)/r與所設(shè)閾值IT0之間的關(guān)系計(jì)算學(xué)習(xí)速率ZTP: 式中心?—max為學(xué)習(xí)速率的最大值取值為0.1 ；LR_min為學(xué)習(xí)速率的最小值取值為，0.02 ；D、使用雙精英個(gè)體協(xié)同合作策略，構(gòu)造當(dāng)前采樣概率矩陣:采用兩個(gè)概率矩陣
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的化工生產(chǎn)中原料蒸發(fā)過程的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于:所述種群規(guī)模設(shè)置為50。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的化工生產(chǎn)中原料蒸發(fā)過程的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于:所述改進(jìn)比IT的閾值IT,設(shè)置為0.1。
【文檔編號(hào)】G06N3/00GK103489031SQ201310404146
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】錢斌, 李作成, 胡蓉, 羅蓉娟, 歷莉, 李子輝, 張桂蓮 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)