找过 程变量和投种晶体特征与产品质量之间的潜在相互关系。
[0036] 如图1所示，根据本发明【具体实施方式】的一种间歇性甘蔗煮糖结晶过程多目标优 化方法，包括以下步骤：
[0037] 步骤SlOO :获取投种晶体特征和最终晶体尺寸分布参数；
[0038] 该步骤中以实际煮糖结晶过程当中获取的过程变量为基础，采用随机的方法产生 投种晶体特征，然后根据建立的机理模型，求出一批次时间内晶体尺寸分布参数的变化值， 获得的最后时刻的晶体尺寸分布参数作为最终晶体尺寸分布参数；
[0039] 投种晶体特征包括投种晶体重量以及晶体数量-体积分布的第零阶距、第一阶 距、第二阶距和第三阶距；
[0040] 最终晶体尺寸分布参数包括最终晶体平均尺寸以及最终晶体尺寸变异系数；
[0041] 将投种晶体特征作为第一约束变量，将最终晶体尺寸分布参数作为第一目标函 数，通过第一约束变量和第一目标函数构建第一初始基因的变量值。
[0042] 步骤S102 :采用非支配排序遗传算法对步骤1)中第一初始基因进行寻优，得到最 终晶体尺寸分布参数的Pareto优化解集。
[0043] 步骤S104 :采用TOPSIS方法对步骤S102中所述最终晶体尺寸分布参数的Pareto 优化解集进行多目标决策，得到最优的最终晶体尺寸分布参数，其对应的投种晶体特征为 最优的投种晶体特征。
[0044] 步骤S106 :获取过程变量和第一晶体尺寸分布参数；
[0045] 上述步骤对投种晶体特征进行优化后，需要完成过程变量的优化，和步骤SlOO类 似，第一晶体尺寸分布参数的获取方法为：以步骤S104获取的最优的投种晶体特征为初始 变量，采用随机的方法产生过程变量，然后根据建立的机理模型，求出一批次时间内晶体尺 寸分布参数的变化值，这些值即构成第一晶体尺寸分布参数。
[0046] 过程变量包括：糖膏温度、糖液过饱和度、糖液纯度、晶体体积以及糖膏体积；
[0047] 第一晶体尺寸分布参数包括第一晶体平均尺寸和第一晶体尺寸变异系数；
[0048] 将过程变量作为第二约束变量，将第一晶体尺寸分布参数作为第二目标函数，通 过步骤S104得到的最优的投种晶体特征和第二目标函数构建第二初始基因的变量值。
[0049] 步骤S108 :以步骤S104得到的最优的投种晶体特征作为初始变量，采用非支配排 序遗传算法对步骤S106中第二初始基因进行寻优，得到第一晶体尺寸分布参数的Pareto 优化解集。
[0050] 步骤SllO :以第二约束变量中的所述糖膏温度为依据，对第一晶体尺寸分布参数 的Pareto优化解集对应的过程变量进行排序。
[0051] 步骤S112 :输出步骤S104中最优的投种晶体特征和步骤SllO排序后的过程变 量，其中，过程变量为优化后的变量曲线。
[0052] 本发明的优化方法基于进化算法的多目标优化方法是目前处理多目标优化问题 最广泛的方法。这种多目标进化算法不易受Pareto优化解形状或连续性的影响，不需要太 多目标函数的有关知识，而且可一次单行程运行完成。且将NSGA-II算法和TOPSIS方法进 行结合，引入间歇性甘蔗煮糖结晶过程中，使得间歇性甘蔗煮糖结晶过程的多目标优化更 加全面、准确和可靠。
[0053] 该实施例中，投种晶体特征和过程变量通过以下方式获取：
[0054] 投种晶体重量以及晶体数量-体积分布的第零阶距、第一阶距、第二阶距和第三 阶距通过下面的式（1)到（5)的微分方程确定：
【主权项】
1. 一种间歇性甘蔗煮糖结晶过程多目标优化方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 获取投种晶体特征和最终晶体尺寸分布参数； 将所述投种晶体特征作为第一约束变量，将所述最终晶体尺寸分布参数作为第一目标 函数，通过所述第一约束变量和所述第一目标函数构建第一初始基因的变量值； 2) 采用非支配排序遗传算法对步骤1)中所述第一初始基因进行寻优，得到所述最终 晶体尺寸分布参数的Pareto优化解集； 3) 采用TOPSIS方法对步骤2)中所述最终晶体尺寸分布参数的Pareto优化解集进行 多目标决策，得到最优的最终晶体尺寸分布参数，其对应的所述投种晶体特征为最优的投 种晶体特征； 4) 获取过程变量和第一晶体尺寸分布参数； 所述过程变量包括：糖膏温度、糖液过饱和度、糖液纯度、晶体体积以及糖膏体积； 将所述过程变量作为第二约束变量，将第一晶体尺寸分布参数作为第二目标函数，通 过所述步骤3)得到的最优的投种晶体特征和所述第二目标函数构建第二初始基因的变量 值； 5) 以步骤3)得到的所述最优的投种晶体特征作为初始变量，采用非支配排序遗传算 法对步骤4)中所述第二初始基因进行寻优，得到所述第一晶体尺寸分布参数的Pareto优 化解集； 6) 以所述第二约束变量中的所述糖膏温度为依据，对所述第一晶体尺寸分布参数的 Pareto优化解集对应的所述过程变量进行排序； 7) 输出步骤3)中所述最优的投种晶体特征和步骤6)排序后的所述过程变量。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述投种晶体特征包括投种晶 体重量以及晶体数量-体积分布的第零阶距、第一阶距、第二阶距和第三阶距。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)所述最终晶体尺寸分布参数包括 最终晶体平均尺寸以及最终晶体尺寸变异系数。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)所述第一晶体尺寸分布参数包括 第一晶体平均尺寸和第一晶体尺寸变异系数。
【专利摘要】本发明公开了一种间歇性甘蔗煮糖结晶过程多目标优化方法，包括以下步骤：1)构建第一初始基因的变量值；2)用非支配排序遗传算法对步骤1)中第一初始基因进行寻优，得到最终晶体尺寸分布参数的Pareto优化解集；3)对步骤2)中最终晶体尺寸分布参数的Pareto优化解集进行多目标决策，得到最优的最终晶体尺寸分布参数；4)构建第二初始基因的变量值；5)用非支配排序遗传算法对步骤4)中第二初始基因进行寻优，得到第一晶体尺寸分布参数的Pareto优化解集；6)对第一晶体尺寸分布参数的Pareto优化解集对应的过程变量进行排序；7)输出结果。本发明能够获得更好的优化结果，以更好地指导甘蔗煮糖结晶过程的优化控制。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104778314
【申请号】CN201510147427
【发明人】蒙艳玫, 余弦, 胡飞红, 陆冠成, 董振, 郑康元, 李文星, 蔡苗, 韦光培
【申请人】广西大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年3月31日