[发明专利]面向工艺系统控制优化问题建模方法与遗传算法求解方法

说明书

本发明涉及一种面向工艺系统控制优化问题建模方法与遗传算法求解方法，适用于各类生产行业的工艺系统，由多个工艺单元组成。本发明通过数据点表形式描述设备特性，简单实用，容易工程实施；同时采用指数平滑更新方式，实时跟踪系统随着运行时间增长而变化的特性。本发明通过收益最大化建立系统控制的最优化模型，并将问题的解转化成生物个体基因表达，将目标函数转换成个体适应度函数表达，利用遗传算法的种群迭代方法，求得最优问题的解。

技术领域

本发明涉及一种建模与求解方法，尤其是涉及一种面向工艺系统控制优化问题建模方法与遗传算法求解方法，是面向工艺系统提出一种普适的控制优化问题建模与求解方法，它针对的工艺系统包括各类的生产行业，如发电行业、化工行业、流程行业等；具体到发电行业可包括火电厂的运行优化控制、燃气分布式系统的运行优化控制等方面。

背景技术

由于工艺系统，特别是流程工艺系统复杂、设备多、特性多变，又存在多种输入、多种输出的形式，常规机理建模复杂，准确度不够，更难与实际系统运行数据的匹配。因此对系统的最优化控制就提出了极大挑战。比如针对发电行业的燃气分布式能源系统，包括燃机、锅炉、汽机、抽汽阀门、减温减压阀等众多设备，工艺流程复杂；并且系统多输入(燃气、水、电)、多输出(冷、热、电)的特点，使得人工调整很难控制在最优运行模式下，效益、效率都难以保证。

同时这类工艺系统也存在时变特性，随着设备运行时间的增长，设备的特性会发生变化，出厂的特性和历史的特性不能适用于最新的工况。由于这类问题的存在导致控制的最终输出与系统的实际运行存在偏差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种方法简单实用，工程实施方便，通过收益最大化建立系统控制的最优化模型，利用遗传算法的种群迭代方法求得最优问题的解的面向工艺系统控制优化问题建模方法与遗传算法求解方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该面向工艺系统控制优化问题建模方法与遗传算法求解方法，其特征在于：具体部分如下：

(1)系统描述

a)系统分解成多个工艺单元按照一定的流程并联或串联组成；

b)定义输入源为影响工艺系统输出的所有参量，包括系统的原始输入量和系统的控制量；

c)系统的输入源定义为I＝[I₁,I₂,…,I_N]，N为输入源个数，系统输出定义为O＝[O₁,O₂,…,O_M],M为系统输出个数；

d)系统统总输出需求定义为O_r＝[O_r,1,O_r,2,…,O_r,M]；

(2)系统特性建模

a)对每个工艺单元k，由n个输入源变量、m个输出变量表示；其中第i个输入源变量表示为I_k,i,第i个输出变量表示为O_k,i；

b)数据库中为每个工艺单元k的输出i,i＝1,2,…,m建立一个特征数据表T_k,i，存储输入源组合下的输出变量的均值e_k,i和偏差δ_k,i，表达为

[e_k,i,δ_k,i]＝T_k,i(I_k,1,I_k,2,…,I_k,n)

c)系统实时采集数据点O_k,i，并不断更新存储于系统特征表中，更新方式为指数平滑方法，即