基于改进蚁群算法的油品调和配方优化研究

论文摘要

油品调和是利用炼油厂装置生产出的多种组分产品,按照调和配方生产出符合质量指标的成品汽油。油品调和是炼油厂生产成品油的关键环节,其中,调和配方直接影响到成品油的合格率,关系到炼油企业的经济效益,求解调和配方本身是一个典型的复杂非线性约束函数优化问题。因此,获得满意的调和配方是实现油品调和的难点和关键环节。本文通过对国内和国外油品调和技术的分析,首先建立了一种新的油品调和优化配方模型,该模型解决了调和优化模型与实际生产过程的不匹配问题,具有较高精确度；然后提出了一种改进的具有交叉算子的蚁群算法,该算法将遗传算法中的交叉算子引入蚁群算法中,加强了蚁群算法的全局搜索能力。在局部搜索过程中,应用Hooke-Jeeves方法改善了算法的寻优性能,加快了算法的收敛速率。仿真结果表明,新算法能够获得非常理想的配方模型、保证对质量指标的卡边要求、获得最大的调和利润。最后,为实现油品调和的实时控制,提出了在线调和解决方案。该方案利用近红外分析仪对油品的质量指标进行实时监测,然后将测得的调和组分指标传送给计算机,实现了对油品配方模型的在线调整,得到了能够实时调整的调和配方。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 油品调和问题综述
• 1.1 油品调和的目的和意义
• 1.2 油品调和的研究及应用现状
• 1.3 油品调和技术的研究
• 1.3.1 油品调和机理
• 1.3.2 油品调和方法
• 1.3.3 油品的质量指标
• 1.4 本文的主要工作
• 2 油品调和配方模型的研究
• 2.1 油品调和模型概述
• 2.2 油品调和优化目标
• 2.3 油品的的质量指标模型
• 2.3.1 油品的辛烷值模型和抗暴指数模型
• 2.3.2 油品的蒸汽压模型
• 2.4 目标函数模型
• 2.4.1 配方优化模型
• 2.4.2 调和约束条件分析
• 2.4.3 约束处理和适应度函数选取
• 3 蚁群算法
• 3.1 蚁群算法的起源
• 3.2 基本蚁群算法
• 3.2.1 旅行商问题
• 3.2.2 基本蚁群算法描述
• 3.3 蚁群算法的发展及应用
• 4 一种改进的具有交叉算子的蚁群算法
• 4.1 蚁群觅食的生物学行为
• 4.2 连续约束蚁群算法相关概念
• 4.2.1 食物源
• 4.2.2 个体和种群
• 4.2.3 邻域及信息素更新
• 4.2.4 头蚁及其操作
• 4.2.5 局部搜索操作
• 4.2.6 成群募集操作
• 4.2.7 海量募集操作
• 4.2.8 信息素及其更新
• 4.3 具有交叉算子的蚁群算法
• 4.3.1 蚂蚁之间的交叉操作
• 4.3.2 Hooke-Jeeves搜索方法
• 4.3.3 对等式约束条件的处理
• 5 油品调和仿真研究及在线调和综合解决方案
• 5.1 油品调和问题的仿真
• 5.2 近红外光谱分析在油品调和中的应用
• 5.3 在线调和优化控制系统结构
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢