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基于改进近似线性规划的锅炉蒸汽系统周期性清洗优化调度

作　者: 王广为
导　师: 张贝克
学　校: 北京化工大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 锅炉 清洗优化调度 最速下降近似线性规划 混合整型非线性规划
分类号: TK227
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 24次
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内容摘要


锅水受热产汽过程中，由于产生的大量水蒸汽中携带的杂质只占一小部分，因此锅水中杂质的浓度将会增加数倍。随着锅炉表面附着物的生成，由于这些最先析出的附着物的结晶核心作用，导致锅炉结垢的厚度会随时间呈指数增加。另外由于水垢的导热系数明显小于钢铁的导热系数，因此对长时间使用的锅炉周期性的清洗维护是十分必要的。本文详细介绍了锅炉蒸汽系统优化调度数学模型的建立过程，分析了该数学模型的特性，包括求解变量的类型与数量、目标函数的凸凹性和约束条件构成的可行域的凸性。通过对各种传统非线性规划优化算法比较后，拟使用近似线性规划算法对锅炉蒸汽系统优化调度问题进行求解。在经过大量非线性规划问题实例测试后发现，传统近似线性规划算法在求解和应用上存在的问题，因此本文提出了最速下降近似线性规划算法，并用极具代表性的若干个测试实例对算法的求解精度和收敛速度进行了测试。测试结果表明，最速下降近似线性规划算法已经克服了传统近似线性规划算法在应用上存在的缺点，并且在各种类型的非线性规划问题上均表现出了高精度、收敛快的优点，已经能够满足实际应用的需求了。最后本文对现场采集的锅炉蒸汽系统燃煤量数据进行拟合，求得两台锅炉燃煤量的动态方程，确定了锅炉蒸汽系统调度的数学模型，然后利用定量分析的方法得到一组调度方案，将定量分析得到的最优区间数K的值作为最速下降近似线性规划算法的初始K值，并通过与分支定界算法的结合，求得最优调度方案。通过比较后发现，优化算法的调度方案节能效果明显，也再次验证了最速下降近似线性规划算法在实际问题上的可行性。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章 绪论  12-20
  1.1 锅炉蒸汽系统应用背景  12
  1.2 蒸汽锅炉结垢的原理与危害  12-15
    1.2.1 蒸汽锅炉结垢的原理  12-13
    1.2.2 蒸汽锅炉调度清洗的必要性  13-15
  1.3 调度问题的研究现状与求解方法  15-18
    1.3.1 调度问题的研究现状  15-16
    1.3.2 最优化方法综述  16-18
      1.3.2.1 遗传算法  16-17
      1.3.2.2 模拟退火法  17-18
      1.3.2.3 粒子群算法  18
      1.3.2.4 数学规划法  18
  1.4 本文的工作  18-20
第二章 锅炉蒸汽系统循环调度问题的数学模型  20-28
  2.1 问题描述  20
  2.2 锅炉蒸汽系统的优化调度模型  20-23
  2.3 模型特性分析  23-25
  2.4 本章小结  25-28
第三章 最速下降近似线性规划算法与性能测试  28-60
  3.1 非线性规划传统优化算法概述  28-29
  3.2 传统近似线性规划算法（ALP）描述  29-35
    3.2.1 单纯形算法描述  29-30
    3.2.2 传统近似线性规划算法（ALP）描述  30-31
    3.2.3 传统近似线性规划（ALP）求解的局限性分析  31-35
  3.3 传统近似线性规划的改进（NALP）  35-37
  3.4 最速下降近似线性规划（SDALP）  37-49
    3.4.1 最速下降近似线性规划（SDALP）求解原理  37-41
    3.4.2 最速下降近似线性规划算法（SDALP）描述  41-44
    3.4.3 最速下降近似线性规划（SDALP）的程序开发  44-49
  3.5 SDALP、ALP 算法性能比较  49-51
  3.6 最速下降近似线性规划算法（SDALP）性能测试  51-58
  3.7 本章小结  58-60
第四章 最速下降近似线性规划算法在锅炉蒸汽系统循环调度问题中的应用  60-66
  4.1 优化调度模型的建立  60-62
  4.2 最优调度方案的定量分析  62-63
  4.3 最速下降近似线性规划法求解最优调度方案  63-65
  4.4 本章小结  65-66
第五章 结论与展望  66-68
  5.1 结论  66-67
  5.2 展望  67-68
附录  68-72
参考文献  72-74
致谢  74-76
研究成果及发表的学术论文  76-78
作者及导师简介  78-79
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  79-80

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 蒸汽动力工程 > 蒸汽锅炉 > 运行
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