卡边控制理论与应用（Ⅰ）

首先通过生产实例阐述了结构分离卡边控制系统的基本原理。卡边控制理论以多层次结构为基础，非常适合于分散系统的布局。在今后会逐渐成为一种次优化控制的重要设计方法。其次，以多侧线精馏塔的整体优化问题为例，论述了成组变量卡边在多变量优化控制中的应用，尤其是在实施优化决策、分层次解耦、ＳＰＣ控制与定值控制中的应用。第三，介绍了双目标控制函数的优化控制系统，可将其中一个目标函数卡边转化成单目标控制函数的系统。同时以炼油厂稳定塔控制为例，说明条件边界值卡边系统的原理与应用。最后，介绍了多变量优化控制在实施中的困难，因此有目的地限定变量的变化范围或进行同类变量的合并，实施综合函数卡边，是优化控制理论得到应用的重要过程，并在卡边基础上论述了搜索寻优的工程设计方法。     

最优化方法及其应用(Ⅱ)

第二讲单变量函数的最优化方法(上) 单变量函数的最优化方法是当目标函数仅有一个变量时求最优解的方法。当然,实际问题多为多变量函数,但是以后将会看到,多变量函数的最优化问题往往可归结为求解一系列单变量函数的最优值,即所谓一维搜索。因此,单变量函数的最优化方法是最基本的方法,首先介绍它是很必要的。上一讲已经谈过,当一个目标函数具有简单而明确的数学表达式时,通常可以用间     

混合型离散变量MDECP寻优方法及其在石油链传动中应用

目前,本文基于现有混合离散变量优化方法的基本思想,提出了一种改进的混合离散变量问题的试探性寻优方法,即MDECP法.该法首先对文献[2]的“有效函数”定义作了一定的改进,即进行了规一化处理和对等式约束问题建立了“缓冲区”;同时,就工程上变均匀间隔离散问题进行了讨论,从而扩大了设计范围,丰富了优化内容.其次,本文还以提出的一种新的查点原理作为收敛准则.该查点原理不是采用一般资料所介绍的利用目标函数值的次梯度信息进行查点的方法,求解局部最优解,而是利用本文所定义的“最大混合次梯度”信息进行查点寻求局部最优解.经过实例计算表明:该法大大地减少了查点数目、提高了寻优效率.最后,还对具有离散性参数的石油链传动进行了优化设计.     

频率和收发距广普适用的均匀层状介质电磁场直接积分算法

在地球物理勘探中，均匀层状介质电磁场解析表达式含有汉克尔积分，其核函数为0阶和1阶Bessel函数，随着其宗量的增大，Bessel函数呈现出快速振荡和慢衰减的特性，由此造成汉克尔积分难以高效、高精度计算，特别是高频和大收发距情况下难度更大。针对这个问题，提出一种高效、高精度的直接积分方法（Direct integration method），其基本思想是Bessel函数可以在两个区间并分别用不同的多项式展开，每一区间的汉克尔积分可离散为多个单元积分之和，每个单元被积函数可采用三次样条插值函数表示，由此可求得单元积分的解析解，通过叠加，从而求得汉克尔积分的数值解。在此基础上，利用均匀全空间电偶极子电磁场的解析解，正确选取积分范围并合理剖分积分单元。数值解与解析解的对比表明该算法正确可靠。与数字滤波类算法的计算结果对比表明，该算法广泛适用于不同频率和不同收发距条件下电磁场的计算，具有较强的普适性。     

离散变量优化设计的方向速率法

根据离散变量的特点,提出了方向速率的概念。针对具有单调性的一类目标函数、约束函数的优化设计问题,提出了一种在可行集外由目标函数最小的点出发,沿目标函数增另最小,约束函数降低最多的方向逐步搜索,逐步靠近集边界的方向速率法。     

基于混合蛙跳算法的成品油管网优化设计

成品油输送管网的参数优化模型,属于非线性离散变量优化组合问题,且目标函数具有多峰性,往往存在局部极小点,容易陷入局部寻优.为了克服传统算法及以往非线性规划的不足.文章尝试用一种新兴的启发式算法--混合蛙跳算法(SFLA)来解决此类参数优化难题.建立以管道建设费用为目标函数和以管道各节点流量方程、环路能量平衡方程等为约束条件的数学模型,采用SFLA算法进行求解.算例结果表明,SFLA算法可以较好地解决成品油输送管网的参数优化问题.同理,可应用于解离散域组合参数优化问题.     

最优化方法及其应用(Ⅵ)

第六讲无约束多变量函数的最优化方法(下) 上一讲介绍的多种最优化方法都是利用目标函数的梯度来确定搜索方向的。而在工程实际中,特别在石油及化工过程中,由于过程比较复杂,往往连梯度更复杂,甚至很难求得,这时可用本讲将介绍的利用目标函数值的直接搜索方法。     

游梁式抽油机主参数优化设计的基本原则

游梁式抽油机的优化设计应以能耗小、综合性能指标合理的多目标函数作为寻优的准则和基础。既要考虑到几何尺寸,也要考虑到平衡因素。为此对优化设计的目标函数、设计变量、约束条件及寻优算法作了较深入的论述,并以冲程为4.2m抽油机为实例进行了寻优计算。     

层状单轴各向异性介质中长导线源电磁响应的快速计算

在场源附近,长导线源不能视作电偶极子源。长导线源电磁响应的常用计算方法是对场源进行离散,再对离散电偶极子电磁场进行叠加,这种方法计算简单,但计算效率较低。针对这一问题,提出了有限单元形函数积分算法。该算法从电偶极子场的解析表达式出发,将长导线源进行剖分,通过在每个剖分单元上构造形函数来求解积分表达式。通过模型算例对传统电偶极子叠加算法和形函数积分算法的计算精度及计算效率进行了测试。从测试结果可以看出,无论在场源中远区还是近区,形函数积分算法只需要将长导线源剖分成两个单元就能达到很高精度,而电偶极子叠加算法需要将长导线源离散成大量的电偶极子才能达到相同数值精度,相同数值精度条件下形函数积分算法具有更高的计算效率,且离场源越近计算效率优势越明显。     

双参数填充函数及其在测井优化解释中的应用

笔者曾对单参数填充函数及其在测井最优化解释中的应用进行过讨论,并根据试用结果指出了单参数填充函数存在着不能有效地提高寻优速度的问题。本文介绍双参数填充函数的建立及其在测井最优化解释中的应用。计算结果表明,双参数填充函数除具有单参数填充函数的基本性质与功能(求出多值目标函数的全局最优解)外,明显提高了寻优收敛速度。     

多维空间寻优的0.618法及在工程设计中的应用

本文在优选法的基础上提出了多维空间寻优的0.618法。它是一维寻优的0.618法在多维空间上的推广,具有简单、易行、道理直观、不必计算导数、收敛速度较快等优点。适用于一般的目标函数(可以是线性的、非线性的或一些更复杂的目标函数),并且在某种程度上能够解决多极值目标函数寻优这一难题。最后给出了该法在工程设计中应用的实例。     

基于样条插值的FFT及其在重磁场正演中的应用

离散傅里叶变换在信号处理、谱分析、偏微分方程数值解等方面发挥着重要作用。常规快速傅里叶变换方法在离散化过程中会引起频谱混淆、边界效应等问题,基于高斯积分的快速傅里叶变换方法削弱了截断效应的影响,但同时也降低了计算效率。为此,提出了一种基于样条插值的傅里叶变换方法,其核心思想是将傅里叶变换积分离散为多个单元积分之和,每个单元内采用三次样条表征函数变化,最后累加离散的每个单元积分结果,得到最终傅里叶变换积分结果。该方法充分利用样条插值积分的高阶连续性及采样灵活性,同时单元积分可解析计算,为实现高效、高精度的傅里叶变换提供了一种新思路。设计高斯函数,通过一维和二维的正、反变换结果与解析解对比验证了该方法理论正确、计算精度高。设计连续介质模型,将基于样条插值的快速傅里叶变换应用于重磁场三维数值模拟,模型数值实验结果表明,该方法在连续介质重磁场数值模拟中降低了截断效应的影响,且计算精度高、效率高。实际数据应用结果证明了该方法的实用性。     

基于AHP-CRITIC法的半潜式钻井平台主尺度多准则决策

针对半潜式钻井平台的主尺度优化问题,提出一种改进后的Analytic Hierarchy Process-Criteria Importance Though Intercriteria Correlation （AHP-CRITIC）主客观赋权法。基于响应面优化法得到设计变量与目标函数之间的函数关系,采用多目标遗传算法（Multi-Objective Genetic Algorithm,MOGA）对第七代半潜式平台主要构件尺度进行优化,得到Pareto前沿和3组最优解集,与原始方案比较发现各项水动力性能均有明显改善,且整体用钢量显著降低。对原有的单一主观或单一客观的评价决策方法进行改进,将二者结合,采用AHP与CRITIC赋权法结合的方法对最优解集的不同方案进行评估,得到一个既满足决策者的主观期望,又符合各指标之间相关关系规律的最优主尺度方案。该种基于综合性能的自动寻优决策方法高效合理,与单一评价方法相比更加全面,可应用于实际工程初步设计主尺度确定。     

复杂重磁异常多阶段决策的最优化反演

用常规的阻尼最小二乘法和广义逆矩阵法反演由多个地质体产生的复杂重磁异常，往往不收敛，采用非线性规划的多阶段决策方法对目标函数作小波多尺度分解，由大尺度到小尺度逐次反演，消除了目标函数的冗余度，并克服了目标函数的复杂性，实践表明，多阶段决策方法能解决由多个地质体产生的复杂的多峰值异常的最优化反演问题，并且通过多尺度分解目标函数来搜索极小的过程是合理和收敛的，运用这一方法成功地处理和解释了某油田火成岩体分布问题。     

基于遗传算法的双万向轴优化设计

双万向轴的优化设计中，以中间轴的外径和内径为设计变量，目标函数是要使中间轴在传递转矩一定的情况下，质量最轻。双万向轴的优化数学模型必须满足强度、刚度、振动条件、稳定性及边界条件的约束。提出用遗传算法来优化双万向轴的设计，阐述了遗传算法的基本原理、方法，给出了双万向轴优化问题的适应度函数。实例计算表明，遗传算法具有很强的全局寻优能力，能找到比常规优化法更优的解。     

改进遗传算法在优化油田布井中的应用

针对目前中国在油气藏布井方式上常采用规则井网的局限性,提出了一种基干适应值共享机制的小生境改进遗传算法。该算法具有强大的全局搜索性能和不要求目标函数连续、可微等特点。将其应用干油田布井当中,以获得最大累积产量为目标,对油井位置进行了优化,取得了良好效果。结果表明,利用改进遗传算法完全能够满足油田开发过程中多决策变量的选择、组合及优化的需要,是一种行之有效的新方法。     

基于改进同步策略的PE多牌号切换优化

大型PE生产中,同一装置往往承担着不同牌号的生产任务,且牌号生产过程具有典型非线性,传统操作模式下牌号切换过渡过程较长,产品质量不稳定。同步策略算法是解决大规模复杂非线性优化问题的有效方法,然而常规同步策略算法没有规定微分变量在有限元端点处的可导性。提出了一种改进的同步策略算法,通过对微分状态变量在有限元端点处施加导数约束,提高了算法的求解性能;其次,对于NLP问题,采用罚函数自由的非单调线搜索内点SQP算法,避免了罚函数及罚因子的选取对最优结果的影响。此外,在牌号切换目标函数中引入了路径约束和露点温度等冷凝操作约束,实例证实了该方法的快速稳定性和求解准确性。     

复杂介质环境中梯度电极系测井成像

用变形玻恩迭代法处理了轴对称二维非均匀介质中梯度电极系测井数据的反演问题。在每次迭代过程中，采用了高效数值模式匹配的正演计算方法；利用其半解析的格林函数可半解析地求出格林函数的偏导数，并可以推导出离散非线性积分方程时积分运算的半解析表达式，大大提高了计算速度，改善了成像质量。     

区块整体堵水增产模型的建立和应用

现有的油藏模型(如黑油模型)可以用来模拟堵水与增产的关系,但由于在油藏模型中,控制变量和响应变量之间的关系很复杂,堵水与增产之间没有解析关系表达,如果把油藏模型直接引入到最优化计算程序中,将使问题复杂化,甚至发生优化计算不收敛。在还不完全了解生产过程的控制变量(生产决策变量)和响应变量(开发指标)之间的解析关系时,用回归分析方法来解决生产过程的最优化问题是一个比较有效的方法。区块整体堵水(亦称调剖)能使油层在纵向上改善吸水剖面,在平面上改变水流的原有流动场,从而有效控制油田出水。本文以油藏模拟器为基本手段     

粒子群算法求解油田措施多目标规划模型

油田措施配置最主要的问题是模型的解法。考虑到涉及的参数多，且决策变量是整数．采取传统的最优化问题解法计算量大、精度低的问题．采用离散二进制粒子群算法对油田措施多目标规划模型进行求解．大大地降低了计算量．提高了计算精度。应用结果表明．该算法是有效性的。