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基于遗传模拟退火算法的带约束换热网络综合问题 被引量:9
1
作者 方海鹏 王其冬 +2 位作者 冯恩民 俞红梅 姚平经 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第1期24-26,共3页
对大规模换热网络综合 NP-困难问题 ,构造一新模型 ,并证明了新模型与原问题的等价性 .由于新模型不仅能计算出优化变量所在的可行域 ,避免了传统遗传算法应用惩罚函数的方法处理约束条件时产生的大量不可行解的缺陷 ,而且新模型中的优... 对大规模换热网络综合 NP-困难问题 ,构造一新模型 ,并证明了新模型与原问题的等价性 .由于新模型不仅能计算出优化变量所在的可行域 ,避免了传统遗传算法应用惩罚函数的方法处理约束条件时产生的大量不可行解的缺陷 ,而且新模型中的优化变量数成倍减少 。 展开更多
关键词 遗传算法 优化 换热网络综合 退火算法
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以综合费用最小为目标的无分流换热网络综合 被引量:8
2
作者 涂惟民 崔国民 +1 位作者 李瑜 胡金鹏 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期90-93,共4页
提出峰谷轮换法对以综合费用最小为目标的无分流换热网络进行综合优化,该方法首先对目标函数极小化得到一个局部极小值及相应的结构,然后以该结构为初始结构极大化目标函数得到局部极大值及相应结构,极小化和极大化过程沿着一定路径无... 提出峰谷轮换法对以综合费用最小为目标的无分流换热网络进行综合优化,该方法首先对目标函数极小化得到一个局部极小值及相应的结构,然后以该结构为初始结构极大化目标函数得到局部极大值及相应结构,极小化和极大化过程沿着一定路径无折回地交替进行,跳出局部极小值点,寻找更优的换热网络结构,直至最优结构。采用2个典型算例对该方法的可行性进行了验证,结果表明:该方法能找到比其他方法得到的最优结果更优的换热网络结构。 展开更多
关键词 全局优化 换热网络综合 峰谷轮换法 确定性方法
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换热网络综合的广义析取规划模型及求解方法 被引量:7
3
作者 陈曦 田大庆 邵之江 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期670-675,共6页
提出了针对通用换热网络综合(HENS)的广义析取规划(GDP)模型。广义析取规划模型通过引入逻辑变量代替0-1整形变量,使用析取式实现约束的分支选择。相比于传统MINLP模型,换热网络综合的广义析取模型具有以下优点:(1)条件建模的直观性;(2... 提出了针对通用换热网络综合(HENS)的广义析取规划(GDP)模型。广义析取规划模型通过引入逻辑变量代替0-1整形变量,使用析取式实现约束的分支选择。相比于传统MINLP模型,换热网络综合的广义析取模型具有以下优点:(1)条件建模的直观性;(2)通过对约束的动态选择,在减少冗余约束的同时更消去了不存在单元所带来的非线性费用计算模块,从而大大降低NLP子问题的求解复杂度,使求解更简单。另外,提出了一种混杂算法用来求解换热网络算例的广义析取规划模型。在外层使用启发式算法搜索最优结构,在内层调用确定型算法求解非线性规划子问题。结果表明,GDP模型无论在简洁性还是易求解性上都优于传统MINLP模型,可以有效地求解通用换热网络的综合问题。 展开更多
关键词 换热网络综合 混合整数非线性规划 广义析取规划 混杂算法
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基于改进布谷鸟搜索算法的换热网络综合 被引量:6
4
作者 张红亮 崔国民 +1 位作者 黄晓璜 周剑卫 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期701-711,共11页
针对换热网络综合混合整数非线性规划问题,提出布谷鸟搜索算法同步综合换热网络,并针对其不能有效处理换热网络结构进化问题进行改进。引入改进步长控制向量,设置最小热负荷,以一定概率接受差解三种整型变量优化策略,布谷鸟搜索算法能... 针对换热网络综合混合整数非线性规划问题,提出布谷鸟搜索算法同步综合换热网络,并针对其不能有效处理换热网络结构进化问题进行改进。引入改进步长控制向量,设置最小热负荷,以一定概率接受差解三种整型变量优化策略,布谷鸟搜索算法能够同时优化整型变量和连续型变量从而实现换热网络最优化;同时改进新鸟巢的建立机制,实现鸟巢自我进化与信息交换的平衡,使算法更具全局搜索性能。通过验证两个基准算例,与文献中采用的遗传算法、模拟退火算法、微分进化等其它算法相比,改进的布谷鸟搜索算法能够获得年综合费用更低的换热网络设计方案。结果表明,改进的布谷鸟搜索算法具有较高的搜索效率和全局收敛精度,能够高效求解中小型甚至大型换热网络问题。 展开更多
关键词 换热网络综合 布谷鸟搜索算法 混合整数非线性规划 过程系统 能量回收
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最小年度化费用换热网络综合的匹配规则研究 被引量:6
5
作者 李绍军 姚平经 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期59-64,共6页
本文在分析换热器投资费用的基础上,指出在进行换热网络综合时应以壳程数作为一个综合目标,并通过与公用工程费用的权衡得到最小年度化费用的换热网络,提出了基于最小壳程数的换热网络综合方法的匹配规则,指出为了获得最小壳程数,... 本文在分析换热器投资费用的基础上,指出在进行换热网络综合时应以壳程数作为一个综合目标,并通过与公用工程费用的权衡得到最小年度化费用的换热网络,提出了基于最小壳程数的换热网络综合方法的匹配规则,指出为了获得最小壳程数,冷热流股进行匹配的最大可能交叉程度以及流股间进行匹配的顺序,并提出了不可行匹配的基本准则,通过实例分析得到较好的效果。 展开更多
关键词 换热网络综合 匹配规则 换热 投资费用
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图与对称群在换热网络综合问题中的应用
6
作者 方海鹏 王其冬 +2 位作者 冯恩民 余红梅 姚平经 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期310-312,共3页
The paper studies a heat exchanger network with graph theory,symmetric group acting on sets,orbit and equivalent relation.The structure and properties of the heat exchanger networks are defined so that the problem can... The paper studies a heat exchanger network with graph theory,symmetric group acting on sets,orbit and equivalent relation.The structure and properties of the heat exchanger networks are defined so that the problem can be converted into multilevel mixed interger programming and the solution with optimality theory canbe given. 展开更多
关键词 换热网络综合 对称群 布局 图论 工业能量回收 全局最优解 双层混合整数规划
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混沌蚁群算法应用于小规模换热网络综合问题
7
作者 张春伟 崔国民 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1248-1255,共8页
针对换热网络综合问题的严重非凸、非线性,采用一种混沌优化算法即混沌蚁群算法,同步综合换热网络。为充分验证混沌蚁群算法的搜索能力与特性,选择相对于固定结构更为复杂的小规模换热网络综合问题作为研究对象。同时引入Powell法作为... 针对换热网络综合问题的严重非凸、非线性,采用一种混沌优化算法即混沌蚁群算法,同步综合换热网络。为充分验证混沌蚁群算法的搜索能力与特性,选择相对于固定结构更为复杂的小规模换热网络综合问题作为研究对象。同时引入Powell法作为局部搜索策略,提高算法的求解精度。选用3个小规模算例对算法进行验证,均获得了相对文献更好的换热网络设计,证明了混沌蚁群算法优越的搜索能力。 展开更多
关键词 换热网络综合 混沌蚁群算法 Powell法
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基于抽样平均近似的双层改进粒子群算法的无分流换热网络综合 被引量:4
8
作者 陈帅 罗娜 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期620-627,共8页
针对单层优化算法求解换热网络不易找到最优解以及传统的双层优化算法计算成本较高的问题,研究以年综合费用最小值为优化目标,提出了基于抽样平均近似的双层改进粒子群算法求解无分流换热网络综合。该算法在优化初始阶段对内层变量优化... 针对单层优化算法求解换热网络不易找到最优解以及传统的双层优化算法计算成本较高的问题,研究以年综合费用最小值为优化目标,提出了基于抽样平均近似的双层改进粒子群算法求解无分流换热网络综合。该算法在优化初始阶段对内层变量优化时以抽样平均近似方法为基础,根据随机挑选的部分粒子信息快速评价外层的换热网络结构,而外层优化通过结合变异算子的量子粒子群算法对模型结构进行优化。待缩小最优网络结构的范围后再通过竞争群算法深度优化热负荷等连续变量,从而得到最优的年综合费用。研究所提出的算法通过抽样平均近似方法对外层结构模型进行初步筛选,避免了大量非最优解网络结构下热负荷等连续变量的优化,从而减少了双层优化过程的计算量,提高了优化效率,同时在缩小网络结构范围后采用竞争群优化算法提高了优化精度,保证了优化效果。通过对两个典型算例的测试可知,研究的方法相比传统的双层算法在求解时间上缩短了近90%,在求解效果上也能达到较好结果。 展开更多
关键词 换热网络综合 量子粒子群算法 竞争群优化算法 抽样平均近似
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低温过程多流股换热器网络综合 被引量:2
9
作者 马相坤 姚平经 +3 位作者 Lou Xing Roetzel Wilfried 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期490-495,共6页
多流股换热器主要应用在低温过程领域.本文针对低温过程换热器网络的特点,基于流股虚拟温度的T-H图提出了利用遗传/模拟退火算法进行低温过程换热网络综合的方法.低温过程传热温差较小,在流股温差贡献值的选取上充分考虑了流股热力学平... 多流股换热器主要应用在低温过程领域.本文针对低温过程换热器网络的特点,基于流股虚拟温度的T-H图提出了利用遗传/模拟退火算法进行低温过程换热网络综合的方法.低温过程传热温差较小,在流股温差贡献值的选取上充分考虑了流股热力学平均温度的影响,使其取值更加合理;冷公用工程的利用不同于常温换热网络,温度越低其相应的费用越高,通过采用分批-逐次利用的原理分配冷公用工程,得到冷公用工程的温位及相应的匹配位置,能够有效地利用过程系统的传热温差,降低换热网络的操作费用;该方法利用虚拟T-H图法产生初始解,具有决策变量少,产生初始解均为可行的特点,能显著提高遗传模拟退火算法的计算效率,并适用于不同材质、不同传热膜系数网络的设计和优化;以国内某乙烯装置脱甲烷塔预冷系统综合为实例进行了分析. 展开更多
关键词 低温过程 冷箱 多流股换热 换热网络综合 虚拟温度
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用改进的遗传算法进行多流股换热器网络综合(英文) 被引量:4
10
作者 魏关锋 孙亚琴 +3 位作者 贺高红 姚平经 罗行 罗采尔.威尔佛莱德 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期218-223,共6页
建立了有分流情况下换热器网络综合的数学模型,该模型改进了文献中等温混合的不合理假设.有分流情况下的换热器网络综合问题本质上是一个混合整数非线性规划(MINLP)问题.这类问题的非凸非线性特性使得目标函数存在多个局部最优解.传统... 建立了有分流情况下换热器网络综合的数学模型,该模型改进了文献中等温混合的不合理假设.有分流情况下的换热器网络综合问题本质上是一个混合整数非线性规划(MINLP)问题.这类问题的非凸非线性特性使得目标函数存在多个局部最优解.传统的基于梯度的搜索方法在处理这类问题时由于计算规模庞大且极易陷于局部最优解而不再适用.因此对遗传算法进行多流股换热器网络综合的方法进行了研究,最后通过例题证明了方法的有效性. 展开更多
关键词 遗传算法 多流股换热网络综合 教学模型 非等温混合 混合整数非线性规划模型
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用遗传算法进行多流股换热器网络综合的研究 被引量:19
11
作者 魏关锋 姚平经 +1 位作者 罗行 Roetzel Wilfried 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期425-430,共6页
建立了多流股换热器网络综合数学模型,该模型改进了文献中等温混合的不合理假设。多流股换热器网络综合问题本质上是一个混合整数非线性规划问题(MINLP),这类问题的非凸非线性的特性使得目标函数存在多个局部最优解。传统的基于梯度的... 建立了多流股换热器网络综合数学模型,该模型改进了文献中等温混合的不合理假设。多流股换热器网络综合问题本质上是一个混合整数非线性规划问题(MINLP),这类问题的非凸非线性的特性使得目标函数存在多个局部最优解。传统的基于梯度的搜索方法在处理这类问题时由于计算规模庞大且极易陷于局部最优解而不再适用,而遗传算法却为解决这类问题提供了很有希望的一个方向。因而对遗传算法求解多流股换热器网络综合问题进行了研究,提出了可以自动产生可行的多流股换热器网络的方法策略,最后通过两个例题说明所提方法是可行的。 展开更多
关键词 多流股换热网络综合 非等温混合 混合整数非线性规划数学模型 遗传算法
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遗传算法最优同步综合换热网络 被引量:23
12
作者 王克峰 尹洪超 袁一 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第1期54-58,共5页
换热网络综合作为过程系统综合的一个重要研究分支,目前已经开发出多种综合方法.为克服这些方法存在的局限性,采用遗传算法,对无分流换热网络综合问题提出改进的优化模型及优化策略.该方法不仅能够自动、迅速地得到换热网络的结构... 换热网络综合作为过程系统综合的一个重要研究分支,目前已经开发出多种综合方法.为克服这些方法存在的局限性,采用遗传算法,对无分流换热网络综合问题提出改进的优化模型及优化策略.该方法不仅能够自动、迅速地得到换热网络的结构与参数,而且具有获得全局最优解的能力. 展开更多
关键词 最佳化 遗传算法 换热网络综合 化工过程
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大规模复杂换热网络联动进化障碍分析及策略改进
13
作者 黄晓璜 段欢欢 +2 位作者 徐玥 肖媛 崔国民 《上海理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期271-283,共13页
针对启发式算法在优化大规模换热网络时出现优化精细度不足的问题,提出一种以小负荷公用工程为导向的换热单元耦合联动强制进化策略。该策略以小负荷公用工程作为导向,构建具有耦合关系的换热单元环路,并对环路内的换热单元热负荷进行... 针对启发式算法在优化大规模换热网络时出现优化精细度不足的问题,提出一种以小负荷公用工程为导向的换热单元耦合联动强制进化策略。该策略以小负荷公用工程作为导向,构建具有耦合关系的换热单元环路,并对环路内的换热单元热负荷进行联动调整,同时保持环路外换热单元的热负荷和流股匹配不变。该策略旨在最大程度回收流股的能量,以减少小负荷公用工程使用带来的费用增加。将策略应用于强制进化随机游走算法并对两个算例进行测试,算例H8C7和H10C10的优化结果分别为1495292$/a和1713637$/a。与改进前相比,分别降低了7466$/a和7533$/a;与文献中最优解相比,分别减少了2033$/a和1450$/a,证明了该策略的有效性。 展开更多
关键词 换热网络综合 联动进化障碍 耦合联动 启发式算法
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一种新型Powell粒子群算法同步综合换热网络 被引量:5
14
作者 张春伟 崔国民 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期3092-3100,共9页
针对换热网络同步综合方法的不足,本文提出了一种新型Powell粒子群算法,具有传统确定性方法的高精度以及启发式方法的高效率。同时针对群体智能算法优化换热网络问题时存在的不足,提出了云记忆体和个体对立策略,有效地避免算法发生早熟... 针对换热网络同步综合方法的不足,本文提出了一种新型Powell粒子群算法,具有传统确定性方法的高精度以及启发式方法的高效率。同时针对群体智能算法优化换热网络问题时存在的不足,提出了云记忆体和个体对立策略,有效地避免算法发生早熟现象,扩大搜索范围。为处理整型变量而提出的两条整型变量优化策略与Powell粒子群算法结合,实现了连续变量与整型变量的同步优化。最后,选取两个经典算例验证算法的性能,均获得了优于文献的结果,表明算法能够找到更优的换热网络结构,是一种处理混合整数非线性问题的有效方法。 展开更多
关键词 换热网络综合 整型变量优化 Powell法 群体智能
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基于局部搜索策略的混合算法同步综合换热网络 被引量:2
15
作者 张春伟 崔国民 陈上 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1380-1390,共11页
针对复杂换热网络混合整数非线性问题,提出了一种由混沌蚁群算法、局部搜索策略和结构进化策略组成的混合算法,同步综合换热网络。首先采用混沌蚁群算法初步优化换热网络,蚂蚁个体根据混沌搜索机制遍历整个求解域。随后引入Powell法作... 针对复杂换热网络混合整数非线性问题,提出了一种由混沌蚁群算法、局部搜索策略和结构进化策略组成的混合算法,同步综合换热网络。首先采用混沌蚁群算法初步优化换热网络,蚂蚁个体根据混沌搜索机制遍历整个求解域。随后引入Powell法作为局部搜索策略,加强蚂蚁个体的局部搜索能力。最后结合结构进化策略,限制算法的搜索空间,优化蚂蚁个体表示的换热网络结构,并将优化后的信息反馈。蚂蚁会根据自身、邻居和反馈的信息作进一步搜索,直到算法收敛于全局最优解。通过算例对算法进行验证,结果表明,混沌搜索机制使混合算法具有很好的全局搜索能力;Powell法加强了算法的局部搜索能力,提高了求解精度;结构进化策略能够有效地缩减搜索区间,提高搜索效率。所以混合算法能够很好地兼顾处理连续变量和整型变量,适用于换热网络综合。 展开更多
关键词 换热网络综合 混沌蚁群算法 局部搜索策略 Powell法
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文化基因粒子群算法在换热网络连续变量全局优化中的应用 被引量:15
16
作者 何巧乐 崔国民 许海珠 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期37-45,共9页
在换热网络的综合优化中,连续变量的优化通常采用确定性方法。相比于整型变量优化,连续变量优化相对容易处理,但存在容易陷入局部最优和无法收敛到全局最优的问题。针对这一问题,提出一种在标准粒子群算法中结合局部搜索策略的文化基因... 在换热网络的综合优化中,连续变量的优化通常采用确定性方法。相比于整型变量优化,连续变量优化相对容易处理,但存在容易陷入局部最优和无法收敛到全局最优的问题。针对这一问题,提出一种在标准粒子群算法中结合局部搜索策略的文化基因粒子群算法;结合换热网络最小年综合费用小和计算时间短的优点,提出Ring+Random粒子种群拓扑结构;结合算法控制参数的设置与粒子种群拓扑结构的改进,使文化基因粒子群算法具有更好的全局收敛性能。采用6个10股流体算例验证文化基因粒子群算法在给定换热网络结构下的连续变量全局收敛性能,与文献值相比,换热网络最小年综合费用最大减少了26 025$/a。 展开更多
关键词 换热网络综合 粒子群算法 文化基因 连续变量全局优化 局部搜索
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特殊换热网络算例优化与分析 被引量:8
17
作者 张红亮 崔国民 +1 位作者 朱玉双 黄晓璜 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1692-1701,共10页
换热网络综合属于混合整数非线性规划问题,具有严重的非凸、非线性特性。为探讨某些换热网络算例可能存在内部公用工程且年综合费用极低的特殊换热网络结构,本文采用了允许公用工程内置的无分流分级超结构模型。基于布谷鸟搜索算法,通... 换热网络综合属于混合整数非线性规划问题,具有严重的非凸、非线性特性。为探讨某些换热网络算例可能存在内部公用工程且年综合费用极低的特殊换热网络结构,本文采用了允许公用工程内置的无分流分级超结构模型。基于布谷鸟搜索算法,通过设置最小换热量阀值及以较小概率接受较差结构来指导换热网络结构进化,建立适用于求解换热网络综合问题的优化算法,并对特殊算例的优化结果进行分析。本文列举3个特殊算例,具有热流体的初始温度高于热公用工程的入口温度或热公用工程的进出口温差较大的特征,改进的布谷鸟搜索算法能够搜索到带有内部公用工程的换热网络结构,且年综合费用得到明显下降。结果表明:对于特殊算例,公用工程内置能够优化换热网络的热量分布,节约换热器面积,有效降低换热网络的年综合费用。 展开更多
关键词 换热网络综合 模型 布谷鸟搜索算法 优化设计 回收
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基于模拟退火算法的换热网络双层优化方法 被引量:12
18
作者 彭富裕 崔国民 陈家星 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期536-544,共9页
针对同时存在整型变量及连续变量两种变量形式的换热网络优化问题,提出一种基于模拟退火算法的双层优化方法,分别处理代表结构的整型变量及代表费用的连续变量优化。外层算法以经济费用目标作为判断换热网络结构优劣的标准,通过随机扰... 针对同时存在整型变量及连续变量两种变量形式的换热网络优化问题,提出一种基于模拟退火算法的双层优化方法,分别处理代表结构的整型变量及代表费用的连续变量优化。外层算法以经济费用目标作为判断换热网络结构优劣的标准,通过随机扰动产生试探结构,借助模拟退火机制逐步进化外层结构;内层算法以流股间匹配的换热量作为优化变量,采用模拟退火算法实现费用连续变量的优化,再反馈到外层的结构优化过程。两个具体算例证明:模拟退火算法应用于换热网络结构的整型变量优化可以找到较优换热网络结构,而双层优化方法可有效处理具有整型变量和连续变量两种变量形式的换热网络优化问题,取得较好的换热网络设计。 展开更多
关键词 模拟退火算法 换热网络综合 分级超结构 随机算法
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基于新策略粒子群算法优化换热网络 被引量:9
19
作者 何巧乐 崔国民 许海珠 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期391-397,共7页
换热网络综合优化是过程系统中最广泛研究的方向。尽管如此,MINLP的复杂性给粒子群算法的应用提供了广泛的空间。首先,提出两种不同机理的局部搜索策略来完善粒子群算法作为启发式算法局部搜索能力不强和精度不高的问题,使算法能更有利... 换热网络综合优化是过程系统中最广泛研究的方向。尽管如此,MINLP的复杂性给粒子群算法的应用提供了广泛的空间。首先,提出两种不同机理的局部搜索策略来完善粒子群算法作为启发式算法局部搜索能力不强和精度不高的问题,使算法能更有利地接近全局最优的局部极值。其次,对含固定投资费用的算例,采用费用计算替换公式的策略,来避免迭代计算初期面积较小时因为固定投资费用权重较大而使算法陷入局部最优问题。最后用4个四股流算例分别从不同侧面说明以上两种策略的有效性,并都得到了该算例目前为止最好的局部极值。 展开更多
关键词 粒子群算法 启发式算法 换热网络综合 局部搜索策略
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换热单元协进化的微分进化算法优化换热网络的性能 被引量:3
20
作者 陈上 崔国民 +1 位作者 张春伟 段欢欢 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期474-480,共7页
采用微分进化算法应用于换热网络综合时,针对换热网络分级超结构模型中的整型变量即换热器有无问题,提出两种换热器协进化策略,分别利用差分进化原理与最小换热潜能约束实现换热单元协进化生成与消去,结合微分进化算法搜索合理的换热单... 采用微分进化算法应用于换热网络综合时,针对换热网络分级超结构模型中的整型变量即换热器有无问题,提出两种换热器协进化策略,分别利用差分进化原理与最小换热潜能约束实现换热单元协进化生成与消去,结合微分进化算法搜索合理的换热单元匹配。通过两个经典算例分析证明了算法的有效性,寻找到了更加符合实际生产的换热网络结构,优化结果较文献的年综合投资费用更低,用于工业生产过程中,可以稳定有效地节约成本。 展开更多
关键词 换热网络综合 换热器协进化 微分进化算法
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