最优控制在过程工业及油气勘探中的应用

论文摘要

过程工业蒸汽动力系统是过程工业的重要组成部分,它的安全、稳定运行是企业安全、稳定、长周期运行的基础。蒸汽动力系统的设计水平、运行和控制性能对过程工业的能量利用率和经济性具有重要影响,研究蒸汽动力系统设计、运行、控制各层次的集成建模优化对于指导蒸汽动力系统的全面优化具有重要意义。随着周期和设备的增多,蒸汽动力系统多周期最优设计与运行集成模型的求解更加困难,传统的各种求解算法均不能有效的求解。本文对遗传算法基本原理、优缺点等进行了讨论,针对蒸汽动力系统集成模型自身的多周期和非线性的特点,提出了改进的遗传算法,改进后的遗传算法在初始种群的生成、约束条件的处理、遗传算子等方面都做了相应的改进,并引入了边界搜索的方法来优化搜索路径。改进后的遗传算法更加简单实用,能够快速求得最优解。该项研究课题为国家重点研究发展项目“高效节能的关键科学问题”(G20000263) 的研究任务之一。石油地质的定量研究给油气勘探和开发开辟了一条新的认识途径。本文根据典型深盆气成藏过程所具有的活塞式气水排驱特征,运用力平衡和物质平衡原理,对深盆气藏内部压力变化进行了分段分析,建立了深盆气藏内部压力随时间变化的数学模型。并且首次进行定量分析,应用土哈盆地的实际地质资料对模型进行求解,绘制出内部压力关于供气速率和渗透率变化的多种曲线,通过和文献[74] 中的定性分析比较,表明了模型的正确性和有效性。从而根据一些压力资料,就可以确定深盆气藏所处状态,这有助于判定天然气藏类型,以及全面预测深盆气藏分布。该项研究是国家重点基础研究发展规划资助项目973项目“中国典型叠合盆地油气形成富集与分布预测”中的课题“叠合型盆地数值模拟方法”(G1999043308) 中的一部分。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1综述
• 1.1最优控制问题概述
• 1.1.1最优控制问题描述
• 1.1.2分布参数系统的最优控制问题描述
• 1.1.3分布参数系统最优控制问题的研究工作
• 1.2蒸汽动力系统问题描述
• 1.2.1引言
• 1.2.2蒸汽动力系统最优设计与运行调优方面的研究
• 1.2.3蒸汽动力系统优化控制方面的研究
• 1.3盆地模拟中深盆气压强模拟问题描述
• 1.3.1盆地模拟概述
• 1.3.2深盆气压强模拟问题概述
• 1.4论文的主要研究内容
• 2蒸汽动力系统问题模型
• 2.1引言
• 2.2各种费用的计算公式以及变量说明
• 2.2.1折旧费计算
• 2.2.2燃料费计算
• 2.2.3启停费计算
• 2.2.4外购费计算
• 2.2.5变量说明
• 2.3模型表述
• 2.4本章小结
• 3蒸汽动力系统问题的数值解法及应用
• 3.1模型的求解策略
• 3.2遗传算法
• 3.2.1引言
• 3.2.2遗传算法的基本原理
• 3.2.3遗传算法的优点
• 3.2.4传统遗传算法存在的缺陷
• 3.2.5遗传算法的改进工作
• 3.2.6选择机制的研究
• 3.2.7交叉算子的改进-OCX算子
• 3.2.8遗传算法参数的选择
• 3.3求解多周期最优设计和运行问题的改进的遗传算法
• 3.4改进的遗传算法计算步骤
• 3.5应用实例
• 3.6本章小结
• 4盆地模拟中深盆气压强模拟问题模型
• 4.1引言
• 4.2各阶段模型描述
• 4.2.1溶解阶段
• 4.2.2聚气阶段
• 4.2.3生长阶段
• 4.2.4萎缩阶段
• 4.2.5稳定阶段
• 4.2.6散气阶段
• 4.3本章小结
• 5深盆气压强模拟问题的数值解法及应用
• 5.1数值解法
• 5.1.1溶解阶段的算法
• 5.1.2聚气阶段的算法
• 5.1.3生长阶段的算法
• 5.1.4萎缩阶段的算法
• 5.2计算实例
• 5.3本章小结
• 6结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
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