基于进化计算的优化试验设计方法与实现技术研究

论文摘要

在技术创新与试验方案制订中,科学合理的设计试验能够以较少的试验次数和费用在较短的试验周期内快速地得到理想正确的试验结果。试验设计大大扩展了科学技术的作用范围,使越来越多的、过去主要依靠人的经验和试探方式解决的问题,获得了科学化的解决方案设计。本课题针对试验方案的优化设计问题,进行基于进化计算的试验设计方法与实现技术研究,通过对试验目标、影响因素和试验结果关系的分析构建出数学模型,将求取最优试验方案的问题转化为某种函数的最优化求解问题。本文分析了试验设计的几种常用方法,对正交试验设计和均匀试验设计方法的理论与相关知识进行了研究。随着进化计算算法的蓬勃发展,进化计算已经能很好的处理解决优化问题。进化算法从初始群体出发,通过选择、变异更新和进化重组过程,使群体进化到搜索空间中越来越好的区域。由于一些常用的简单试验设计方法求得的结果与最佳理想值有一定的差距,论文根据粒子群算法、遗传算法等进化算法的相关特征将其用于优化试验设计之中,通过对试验结果的分析优化,使根据试验设计方法科学安排试验后得到的最佳试验结果更加接近系统本身具有的客观性质。在油藏数值模拟中,目前国内外仍普遍采用试验校正法进行历史拟合,即靠人工反复试算,根据计算者经验来修改油层参数。该方法主观随意性大且费时多,本文引入最优化理论,科学的设计试验拟合方案并建立目标函数,将油藏数值模拟历史拟合转化为非线性规划中求解定义在多维空间的函数极值问题,结合基于进化计算的优化试验设计方法找出一组符合实际动态的参数,使模型计算值与实际测量值最为接近,且具有相同的分布规律,最终获得优化的拟合方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 试验设计概述
• 1.3 进化计算概述
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 优化试验设计的基本理论和方法
• 2.1 基于正交表的正交试验设计方法
• 2.1.1 正交试验设计基本概念
• 2.1.2 正交设计表及其构造
• 2.2 基于均匀设计表的均匀试验设计方法
• 2.2.1 均匀试验设计
• 2.2.2 均匀设计表及其使用表
• 2.3 粒子群算法
• 2.3.1 粒子群算法原理
• 2.3.2 粒子群算法步骤和特点
• 2.4 遗传算法
• 2.4.1 遗传算法原理
• 2.4.2 遗传算法步骤和特点
• 2.5 本章小结
• 第三章 试验方案设计及其优化研究
• 3.1 试验方案设计
• 3.2 线性规划模型及单纯形解法
• 3.2.1 线性规划的标准形式
• 3.2.2 线性规划的单纯形解法
• 3.3 非线性规划模型及一般解法
• 3.3.1 非线性规划的标准形式
• 3.3.2 非线性规划的一般解法
• 3.4 基于进化计算优化方案规划
• 3.4.1 基于PSO优化线性规划
• 3.4.2 基于GA优化非线性规划
• 3.5 仿真实验
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于进化计算的试验设计方法及目标函数优化
• 4.1 试验设计的分析选择
• 4.2 因素的交互作用与显著性影响分析
• 4.2.1 因素的交互作用
• 4.2.2 因素的显著性影响分析
• 4.3 基于进化计算的优化试验设计策略
• 4.4 基于进化计算的优化试验设计方案
• 4.4.1 多元线性回归模型
• 4.4.2 正交试验方案优化设计
• 4.4.3 均匀试验方案优化设计
• 4.4.4 基于进化计算优化试验结果目标函数
• 4.5 仿真实验
• 4.5.1 基于GA的优化试验方案实验
• 4.5.2 基于PSO的优化试验方案实验
• 4.6 本章小结
• 第五章 优化试验设计在油田开发中的应用
• 5.1 油藏数值模拟历史拟合
• 5.1.1 油藏数值模拟
• 5.1.2 历史拟合
• 5.2 历史拟合影响因素以及敏感性分析
• 5.2.1 影响因素
• 5.2.2 参数敏感性分析
• 5.3 基于优化试验设计的历史拟合方案
• 5.4 油田实际区块的应用
• 5.4.1 油田区块概况
• 5.4.2 优化的历史拟合方案
• 5.4.3 数模结果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 论文摘要