新型線性先行GA算法在油品調和中的應用
李 琦,李 響,邵 誠
大連理工大學遼寧省工業裝備先進控制系統重點實驗室,遼寧大連
摘 要:油品調和是生產成品油的關鍵環節,調和配方決定了利潤的較終大小。配方優化模型中物料平衡約束、產品產量約束屬于線性約束,但質量指標約束中存在的非線性約束,使整個求解問題成為非線性約束求解問題。針對煉油廠油品調和復雜非線性約束配方優化問題,提出了一種新的線性先行GA算法。通過將線性約束與非線性約束拆分開,先求解凸多面體的全部頂點和極方向,解出滿足線性約束的所有可行解所在的可行區域,進而用GA算法在此可行域內,通過優化凸組合的系數,從而達到搜索整個線性解區間的目的,完成非線性優化模型的求解。仿真結果表明,新算法大大縮小了GA算法的搜索空間和需要處理的約束,能快速的獲得理想的調和配方,使利潤較大并保證對質量卡邊的要求。
關 鍵 詞:線性先行;非線性約束;凸多面體;遺傳算法;油品調和
1 引 言
油品調和是煉油廠極為重要的生產工序之一,煉油廠的生產利潤一般占煉油廠總利潤的60% ~70%[12]。而由于調和過程中存在非線性,所以一直以來調和配方的優化計算都是油品調和過程控制中的難點。因此,對優化油品調和配方的求解,具有重要的現實意義。在油品調和過程中,配方優化模型中的物料平衡約束和產量約束屬于線性約束,而成品油性質指標約束(辛烷值約束,抗暴指數約束)屬于非線性約束。文獻[3]在給定目標辛烷值和調和總量的前提下,把汽油調和問題完全轉化為線性關系來求解。文獻[4]給出了直接采用遺傳算法來處理油品調和問題,遺傳算法雖然能處理非線性約束,但由于搜索空間大,變量取值范圍寬,所以在快速性上還不是很好。本文提出了一種新的線性先行GA算法,先處理線性約束,找到滿足這些線性約束的可行域。再在這個可行域內,對模型的非線性約束進行求解,由于在一個已經縮小的搜索范圍內進行尋優,所以能夠更為快速的找到理想的滿意解,提高了算法的尋優效率。將此方法應用到油品調和過程中,得到了滿意的效果。
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