一种化工生产中原料蒸发过程的优化调度方法
【专利摘要】本发明涉及一种化工生产中原料蒸发过程的优化调度方法，属于化工生产过程智能优化调度【技术领域】。本发明通过确定原料蒸发过程调度模型和优化目标，并使用基于自适应分布估计算法的优化调度方法对优化目标进行优化；其中调度模型依据每台蒸发设备上所加工原料的最早完工时间来建立，优化目标为最小化最早完工时间。本发明使得化工生产中原料蒸发过程的表达清晰准确；使得EDA算法具有自适应学习能力；使得EDA可以有效克服对学习速率较敏感和依赖的不足；有利于充分利用优秀个体的信息来指导搜索方向，进而使得算法的搜索宽度和深度得到合理平衡，可有效提高解的质量。
【专利说明】一种化工生产中原料蒸发过程的优化调度方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种化工生产中原料蒸发过程的优化调度方法，属于化工生产过程智能优化调度【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着全球经济的快速增长，流程工业的发展程度已成为衡量国家工业水平的重要指标。化工生产是流程工业最重要的组成部分之一，化工生产通过对原材料进行相应的物理和化学加工，进而实现原材料价值的升值。在化工生产中，主要包括过滤、萃取、结晶和蒸发等基本操作，其中蒸发操作应用的场合最广。蒸发过程常用于原料的初步处理中，根据文献调研，大约有90%左右的化工原料初步处理都需要使用蒸发操作，原料的处理的速度和质量将直接对后续的深加工产生重要影响，对整个系统结构的优化升级具有重要意义。因此，化工生产中原料蒸发过程的优化调度具有重要研究价值。
[0003]在化工原料蒸发过程中，需根据原料的性质使用并行间歇蒸发设备对原料进行加热操作，进而得到符合工艺要求的待加工半成品，以便进行后续工序的深加工。不同原材料可以在多台蒸发设备中的任意一台上加工，而每台蒸发设备在加工完一种原材料后，需要一定的转换时间进行清洗和调整，才能继续加工另外一种原材料，同时转换时间取决于原材料之间的加工顺序，调度目标是找到一个合理的加工顺序，使得最早完工时间(makespan)极小化。该过程调度属于带序相关转换时间的并行机调度问题。业已证明，该问题属于NP (Non-PoIynomiaI)完全问题,无法在多项式时间内求得精确解，求解规模随问题的增大呈指数增长，在理论和应用上均具有较高研究价值。
[0004]由于原料蒸发过程调度问题属NP完全范畴，传统的数学规划方法和启发式构造性方法无法保证解的优化质`量。因此，本发明设计了一种基于自适应分布估计算法(Adaptive Estimation of Distribution Algorithm,AEDA)的优化调度方法，可在较短时间内获得化工生产中原料蒸发过程调度问题的近似最优解。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是在较短时间内获得化工生产中原料蒸发过程调度问题的近似最优解的问题，提供了一种化工生产中原料蒸发过程的优化调度方法。
[0006]本发明的技术方案是:一种化工生产中原料蒸发过程的优化调度方法，通过确定
原料蒸发过程调度模型和优化目标，并使用基于自适应分布估计算法的优化调度方法对优
化目标进行优化；其中调度模型依据每台蒸发设备上所加工原料的最早完工时间来建立，
优化目标为最小化最早完工时间Cmax:
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C腿(π) = max[^ LQ, I)乏L(i
a-α?-ι?'α?α
【权利要求】
1.一种化工生产中原料蒸发过程的优化调度方法，其特征在于:通过确定原料蒸发过程调度模型和优化目标，并使用基于自适应分布估计算法的优化调度方法对优化目标进行优化；其中调度模型依据每台蒸发设备上所加工原料的最早完工时间来建立，优化目标为最小化最早完工时间Cmax: 式中表示第J.台蒸发设备上加工的第i种原料和第i+l种原料的开始加工时间之差，G.为第J.台蒸发设备上加工的原料总数，p(i，J.)为第J.台蒸发设备上加工第i种原料的加工时间，PiQ ~ 为设备J.上原料i与1-Ι之间的转换时间，i=l,...,/?, J=I,…，m,η表示待加工的原料总数，m表示蒸发设备的数量,〃表示待蒸发的原料排序；调度的目标为在所有待蒸发的原料排序的集合Π中找到一个Y，使得最早完工时间C画(/O最小。
2.根据权利要求1所述的化工生产中原料蒸发过程的优化调度方法，其特征在于:所述优化调度方法的具体步骤如下: Α、编码方式:以待加工原料排序进行编码Λ.=[πρ/τ2_71-κ];其中/?表示待加工的原料的总数； B、种群和概率矩阵的初始化:种群规模为Μ，采用随机方法产生初始化种群，直至初始解的数量达到种群规模的要求；采用《Χ/?阶的概率矩阵作为算法的概率模型:
式中:gen表示算法运行代数，初始化时#/?=1 ?，元素馬.(g.)(! = L為J = 1.』)表示原料排序编码ff =中的第j个元素' 取值为i的概率，Pij-Cl)均取值为Vn ;第j列中的所有元素(v.1 、满足|>&(获《) = 1的为待加工原料总数；
C、通过自适应调节策略计算学习速率:首先将当前为止得到的迭代过程中的解所获得的改进的次数之和M及当前总的迭代次数Ari作除，得到改进比/r，然后根据/r与所设阈值IT0之间的关系计算学习速率ZTP: 式中心?—max为学习速率的最大值取值为0.1 ；LR_min为学习速率的最小值取值为，0.02 ；D、使用双精英个体协同合作策略，构造当前采样概率矩阵:采用两个概率矩阵
3.根据权利要求1或2所述的化工生产中原料蒸发过程的优化调度方法，其特征在于:所述种群规模设置为50。
4.根据权利要求1或2所述的化工生产中原料蒸发过程的优化调度方法，其特征在于:所述改进比IT的阈值IT,设置为0.1。
【文档编号】G06N3/00GK103489031SQ201310404146
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】钱斌, 李作成, 胡蓉, 罗蓉娟, 历莉, 李子辉, 张桂莲 申请人:昆明理工大学