Комбинаторные схемы

Проектирование оптимальных технологических схем ТС представляет собой типичную сложную комбинаторную задачу, решение которой находится в многомерном множестве альтернативных ва- [c.248]

Конечной целью процесса проектирования, в том числе и автоматизированного, является разработка технологической схемы производства, обеспечивающей заданные качества продуктов. Поскольку речь идет не о получении продуктов любой ценой, а исходя из требований по энергетике, расходным коэффициентам и так далее, т. е. в соответствии с некоторым критерием, то технологическая схема должна быть оптимальной в смысле выбранного критерия. Оптимальность принимаемых решений на каждом этапе проектирования зависит от многих факторов, прежде всего от точности используемых моделей единиц оборудования, от возможности выбора среди множества реализаций оптимального производства или близкого к оптимальному. Ввиду комбинаторной [c.435]

Проблема синтеза теплообменной системы состоит в определении поверхности теплообмена и поиске такого способа соединения теплообменников, при котором попарное взаимодействие потоков (теплоносителей и хладоагентов) обеспечивает оптимальное значение критерия функционирования всей системы (обычно экономического). Однородность элементов системы, легкость формулирования и относительная простота задачи привлекают внимание многих исследователей к разработке алгоритмов автоматизированного синтеза технологических схем теплообмена. Однако, несмотря на кажущуюся простоту, комбинаторная природа задачи приводит к значительным трудностям вычислительного характера. Поэтому все известные методы синтеза (а их известно уже большое количество) отличаются главным образом способами снижения размерности задачи. Примечательно, что большинство алгоритмов синтеза технологических схем своим появлением обязано теплообменным системам. [c.452]

Поэтому неизбежным было появление комбинаторного подхода. Этот подход состоит в том, что ищется оптимальная схема теплообмена Л т, Р при фиксированных каким-то образом промежуточных [c.146]

При комбинаторном подходе существуют два основных способа фиксации Т. Первый способ — это эвристическая фиксация Т. В задачах синтеза обычно используется эвристическое правило, состоящее в том, что при теплообмене от горячего потока к холодному должно переходить максимальное количество теплоты. В результате температуры холодного и горячего потоков на выходе теплообменника Тх.выз. и г. вых определяются однозначно при заданных температурах на входе Гх. вх и Гр. вх- Если данное или какое-либо другое, эвристическое правило не используется, то одна из выходных температур (Тх. вых или Гр. вых) является свободной и входит в состав вектора промежуточных температур. Можно сказать, что к трем уравнениям как бы добавляется еще одно, а для всех теплообменников данной схемы добавляется Л т уравнений. Число свободных температур становится равным О, так как бывшие ранее свободными температур должны теперь удовлетворять эвристическим условиям. [c.147]

Второй способ фиксации Т заключается в использовании комбинированного подхода, состоящего из прямого и комбинаторного подходов. Такая комбинация двух подходов обычно осуществляется в виде двухуровневых методов. На верхнем уровне фиксируются и Т, на нижнем уровне комбинаторным методом ищется оптимальная схема теплообмена, затем на верхнем уровне изменяются Л т и Г в соответствии с каким-то методом нелинейного программирования. При новых фиксированных Л т и Г на нижнем уровне снова определяется оптимальная схема, происходит переход на верхний уровень и так далее до тех пор, пока не будет удовлетворено какое-то условие остановки на верхнем уровне. [c.147]

Задача синтеза ХТС может быть сформулирована следующим образом. Пусть известны сходные вещества (1 = 1, р) и вещества К , (/ = 1, т), которые требуется получить, а также имеется набор из N аппаратов, или блоков (реакторы, ректификационные колонны, теплообменники, блоки механического деления и смешения потоков и др.). Требуется выбрать и соединить N, М < N) блоков таким образом, чтобы получить заданные количества целевых продуктов VI, 1= т), обеспечив минимум приведенных затрат на построение схемы (или максимум прибыли). Ясно, что число возможных вариантов схем огромно и задача синтеза схемы сводится к сложной комбинаторной задаче определения наилучшей схемы из огромного числа возможных. [c.189]

Задача оптимизации глобальной схемы будет иметь вид (VI, 27). Поскольку в этом случае все переменные являются непрерывными, для решения могут быть использованы хорошо разработанные численные методы нелинейного программирования (см. гл. III, IV). Ясно, что в результате решения могут быть получены нецелочисленные значения а , принимающие любые значения в интервале (VI, 26). Если условия задачи допускают любые значения структурных параметров в интервале (VI, 26), то полученный результат будет решением первоначальной задачи (VI, 5). При этом, если какие-либо структурные параметры при k = k ,. . kj/, s = 1, примут нецелые значения, то на /-том выходе -го блока необходимо поставить делитель потока, а на входных потоках блоков. . ., кр смесители. В дальнейшем этот метод будем называть методом структурных параметров (МСП). Рассмотренный подход выглядит очень заманчивым, поскольку позволяет сводить многомерную комбинаторную задачу к задаче нелинейного программирования. Особенности этой задачи состоят в следующем [c.204]

Из этого соотношения видно, что наличие фазовых ограничений в й-том блоке по существу накладывает ограничение на работу всех блоков схемы, поскольку в левую часть неравенства (VI, 29) входят выходные переменные всех блоков схемы. Пусть задача синтеза ХТС решена с помощью МСП и получено ы< = 0. Несмотря на то, что в этом случае = О, А-тый блок будет формально влиять на остальную схему вследствие необходимости соблюдения неравенства (VI, 29), Следовательно, ответ на вопрос о включении к-то блока в схему может быть дан только в результате решения двух задач синтеза, в одной из которых к-тый блок заранее учитывается в задаче, а во второй не учитывается. Поскольку ограничения на входные переменные могут существовать в нескольких блоках, возникает комбинаторная проблема выбора оптимальной комбинации из всех возможных вариантов включения или невключения в схему блоков, имеющих ограничения на входные переменные. Простой перебор может привести к очень большим величинам времени счета. [c.205]

Аналогично предыдущему можно показать, что наличие в критерии частей также приводит к комбинаторной проблеме перебора всех возможных вариантов включения или невключения блоков в схему [c.206]

Случай 4. Пусть в схеме имеются две (или несколько) группы потоков, которые должны удовлетворять следующему требованию. Внутри одной группы потоки могут смешиваться, потоки же из разных групп смешиваться не должны. Такая ситуация может возникнуть, например, из требований взрывобезопасности, или вследствие того, что потоки находятся в разных фазах. Естественно, что решение а задачи (VI, 27), вообще говоря, не будет удовлетворять этому требованию, вследствие чего также возникает комбинаторная проблема выбора оптимальной комбинации из всех возможных вариантов подачи в каждый блок потоков только одной группы. Возможен и смешанный случай, когда одна задача синтеза ХТС будет комбинацией четырех случаев рассмотренных выше. Подход, который будет рассмотрен для каждого из четырех случаев в отдельности, легко может быть обобщен и на указанный смешанный случай. [c.206]

В поворотно-лопастных турбинах, осевых и диагональных, в дополнение к устройствам регулирования и управления направляющим аппаратом, которые аналогичны схеме рис. 8-1, добавляются устройства регулирования лопастей рабочего колеса. С помощью этих устройств должно обеспечиваться автоматическое осуществление комбинаторной зависимости Ф = / (ЯрЯ) согласно рис. 6-11. [c.163]

При пуске агрегата необходимо установить лопасти рабочего колеса на больший угол, чем это отвечает комбинаторной зависимости. Для этого служит дополнительный привод, который смещает вверх конец рычага 36 с роликом (на схеме не показан). [c.284]

Поскольку задача оптимизации плана-графика Гщ в последовательно-параллельной схеме имеет комбинаторный характер, ее размерность полностью зависит от числа дуг подсети, числа ремонтов в каждой из дуг и размера поля допустимых дат для каждого из планируемых ремонтов и определяется в соответствии с выражением (VII.42). Обратимся к примеру, который рассматривался в главе VI, и предположим, что сетевую модель предприятия, содержащего 300 единиц оборудования, с помощью агрегации удалось свести к пяти дугам, каждая из которых образована 60 дугами исходной модели. Тогда в соответствии с выражением (VII.42) число вариантов плана-графика в каждой последовательно-параллельной схеме составит [c.226]

Иное положение в подсистемах управления основным производством, которые можно отнести к группе В. Здесь вид математической модели определяется характером производства, так что модели различаются между собой самым существенным образом. Так, установки с непрерывными технологическими процессами описываются алгебраическими или дифференциальными уравнениями схемы непрерывного производства, состоящего из ряда установок, моделируются матричными соотношениями или транспортными сетями см. разделы 2 и 3 главы IV) так называемое дискретное производство, в котором материал обрабатывается отдельными порциями, а производственное оборудование работает циклически, описывается моделями комбинаторного анализа или теории расписаний. Иногда приходится сочетать модели различного рода. [c.252]

Задача оптимизации в первом случае сводится к комбинаторному перебору схем, параметры которых — оптимальны. При этом целесообразно предварительно оценить степень влияния структурных факторов (число элементов, способ их соединения) на критерий оптимальности. Процедура перебора структур организуется в соответствии с проведенным предварительно ранжированием структурных факторов. Перебор схем заканчивается, когда новые структуры не дают существенного изменения критерия оптимальности. [c.113]

Мы видели, что он подразумевает сохранение и репликацию большого количества информации. Единственный эффективный способ это выполнить — использовать комбинаторный принцип. А именно, мы выражаем информацию, используя только небольшое количество типов стандартных единиц, но соединяем их весьма многочисленными различными способами. (Письменность — отличный пример этого принципа.) Жизнь, как мы знаем, использует линейные нити из стандартных единиц, но можно представить схемы, в которых используются упорядоченные слои единиц или даже трехмерные структуры, хотя их было бы труднее копировать. Эти структуры должны не только содержать информацию, а именно, они не должны быть полностью регулярными, но их информационное содержание должно легко и точно копироваться, и, что еще важнее, информация должна быть устойчивой в течение более длительного периода времени, нежели необходимым для ее копирования, в противном случае ошибки будут слишком частыми и естественный отбор не сможет функционировать. Таким образом, создание на основе стандартных единиц расширенных комбинаций, которые довольно устойчивы, представляется важнейшей задачей, если должна развиться какая-то более высокая форма жизни. Если мы попытаемся избежать использования небольшого числа стандартных единиц, то механизм копирования становится все в большей и большей степени затрудненным, каким он несомненно является при письме и печати на китайском языке, содержащем тысячи различных единиц. [c.48]

В рамках теории планирования эксперимента существует целое направление, связанное с построением таких комбинаторных схем, как латинские и греколатинские квадраты, полноблочные и неполноблочные схемы и другие подобные структуры, а также с обработкой результатов экспериментов, получаемых в ходе реализации таких планов [5-7]. [c.6]

Голова машины обладала электронным глазом из фотоумножителей, который с помощью двух электродвигателей, поворачивающих его в вертикальной и горизонтальной плоскостях, мог смотреть в любом направлении. Обратная связь между глазом и двигателями позволяла фиксировать движущиеся объекты и следить за их движением. Если на мне был одет темный костюм, то машина следила за изменением положения моего лица, когда я ходил по лаборатории. Если же я одевал белый халат, то она совершала движения вверх и вниз, пытаясь найти на контуре точку фиксации. Напряжение, снимаемое с фотоглаза, обрабатывалось в комбинаторной схеме, которая выделяла отдельную контрастную точку или линию и подавляла сигналы от монотонно окрашенной поверхности, вроде белого халата, не содержащие информации, необходимой для оценки формы или контура, схема называлась фильтром деталей . Выходной сигнал с фильтра деталей через детектор признаков поступал в третий каскад — каскад памяти. Информация накапливалась в 16 регулируемых умножителях с переменным коэффициентом усиления (или весом ) составлявших память машины. Коэффициенты веса или усиления в начале работы машины имели одинаковое значение, так что они с равной вероятностью могли выдавать один из двух противоположных по значению сигналов. [c.158]

Для онижения комбинаторной размерности задач синтеза оп тимальных технологических схем СРМС необходимо использовать методологию эвристического, декомпозиционного и интегрально-гипотетического принципов синтеза ХТС, а также метод динамического црограммировання. [c.285]

Среди алгоритмов второй подгруппы (при известной нача.т1ьной схеме) интерес представляют методы, основанные на сведении задачи синтеза к задаче о назначениях [23—25], термодинами-ко-комбинаторные [26] и эволюционные [27, 28]. [c.459]

В работе [41 ] для задачи синтеза оптимальных систем теплообмена были впервые применены вышеизложенные идеи решения комбинаторных задач путем построения сокращенного дерева вариантов. Прежде всего, было введено эвристическое правило в оптимальной схеме теплообмена при теплообмене между какими-то горячим и холодным потоками переходит максимальное количество теплоты, допускаемое минимальным температурным сближением Дттш- Это эвристическое правило резко сокращает дерево вариантов, максимальное число висячих вершин падает от m до от (от до N1 для задачи синтеза систем теплообмена), так как в каждой схеме любая пара потоков встречается только один раз. На первом уровне дерева вариантов возможно N пар потоков, на втором — N (М — 1), на третьем — N (М — ) (Ы — 2) и так далее, на Л -м уровне — N (М — I) (Ы — 2)- - I = N1. Очевидно, что Л < для N 3. [c.154]

В настоящей работе приведены данные о развитии исследований, направленных на расширение ассортимента полифункциональных органических реактивов для комбинаторной химии, биологических испытаний и т.д. В частности, синтезирован ряд производных 3,5-дихлорпиридина по схемам [c.121]

Исходя из принципов комбинаторной химии, наибольший интерес представляет получение и детальное изучение производных бензоди-фуроксана, содержащих в бензольном кольце другие гетероциклы. С этой целью разработана общая схема получения универсального синтона, как матрицы для последующих синтезов. Схема включает введение двух аминогрупп в бензольное кольцо, которые являются базой для гетероциклизации, реализуемой до или после термоциклизации, завершающейся образованием двух фуроксановых фрагментов. Эффективность схемы продемонстрирована на примерах синтезов различных гетероциклов, представители которых генерируют N0 в эксперименте [1]. [c.20]

Взаимодействием тиокарбонил-бмс-тиогликолевой кислоты с гидразидом ванилиновой кислоты и ароматическими аминами синтезированы неоходимые производные роданина, которые в условиях реакции Кневенагеля превращены в 5-арили-денпроизводные (схема 2). Формирование указанной комбинаторной библиотеки обосновано решающим влиянием характера арилиденового остатка на вид и силу фармакологического эффекта 4-тиазолидонов [11, 13]. [c.330]

Для формирования комбинаторной библиотеки амидов 2-замещенных и 2,3-ди-замещенных 4-тназолндон-5-уксусных кислот использовано взаимодействие малеинимидов с тиомочевинами или тиосемикарбазонами в уксусной кислоте. Для синтеза труднодоступных производных с аминокислотным фрагментом в молекуле малеинимид, полученный ш situ длительным нагреванием малеинангидрида и соответствующей аминокислоты в уксусной кислоте, не выделялся, а вводился непосредственно в реакцию (схема 7). [c.333]

С точки зрения пептидной химии кислота DMP-Pyi- является N-защищенной аминокислотой с фталидной защитой. Для активации ее карбоксильной группы нами использовались классические методы комбинаторной химии. Взаимодействием с хлористым тионилом получен соответствующий хлорангидрид. Весьма активный, практически не приводящий к рацемизации N-гидроксисукцинимидный эфир 4 синтезирован с помощью дициклогексилкарбодимида (D ). Эти промежуточные реагенты были выделены и охарактеризованы. Ди- и олигопептидные соединения 5, 6, представленные на схеме, синтезированы методом активированных эфиров [4]. [c.75]

В результате детерминации клетки данного компартмента приобретают адрес , представленный определенным сочетанием активностей контролирующих генов. Изменение активности одного из таких генов может изменить адрес какого-то из компартментов, и тогда пролиферация его клеток приведет к образованию совершенно иного участка тела. Комбинаторный метод детерминации позволяет использовать контролирующие гены очень экономно например, один и тот же генетический материал может определять различия между передней и задней частями в нескольких разных имагинальных дисках. Так, мутация engrailed превращает не только заднюю половину крыла в переднюю часть ноги, но и заднюю часть ноги в переднюю половину крыла. Как мы уже видели, тот же принцип использован у личинок один и тот же набор генов действует во многих последовательных сегментах, формируя их по одной и той же общей схеме эти гены определяют отличие передней части сегмента от задней и т. п., тогда как другой набор генов контролирует различия между разными сегментами. Совместное действие нескольких групп генов позволяет определить подробный адрес каждой клетки. [c.87]

МОЩЬЮ концепции линейной комбинации инвариантов графов (ЛКИГ) Гордон и сотр. [301, 302] дали корректное математическое обоснование различных аддитивных схем, использующихся для предсказаний стандартных термодинамических данных. Концепция ЛКИГ позволила объяснить оценки стандартных энтальпии и энтропии в алканах [301]. Было показано, что различия в энтропии отдельных изомерных структур можно интерпретировать с помощью так называемой комбинаторной энтропии [303] — абстрактного понятия в рамках теории графов. С помощью представления о комбинаторной энтропии была также проанализирована связь между третьим законом термодинамики и явлением изомерии [304]. [c.88]

И все же при решении задачи синтеза действительно оптимальной схемы разделения многокомпонентной смеси необходимо использовать более строгие по сравнению с эвристическими методы синтеза. Причиной использования эвристических методов является прежде всего не эффективность самих методов, а комбинаторная природа задачи и необходимость использования эвристик различного уровня заключается лишь в стремлении уменьшить размерн Ость решаемой задачи. Уменьшение размерности в свою очередь связано с уменьшением числа возможных вариантов схем разделенля, исследование которых на достаточно детализированном уровне и позволяет определить оптимальную схему процесса. Сокращение числа вариантов диктуется сображениями, связанными обычно с экономией расчетного времени, но о главной причине обычно не упоминается — это прежде всего отсутствие общих методов расчета установок разделения произвольной сложности. [c.24]

В методе валентных схем волновая функция молекулы строится из одноэлектронных атомных функций (атомных орбиталей), в которых выделены пространственные и спиновые части. При этом приобретает большое значение вопрос о комбинаторных отношениях спинов электронов. В достаточно простых вариантах метода валентных схем пространственные части одноэлектронных волновых фзшк-ций не меняются, т. е. сохраняется некоторая орбитальная конфигурация. Однако одной орбитальной конфигурации в принципе могут соответствовать 2 , где N — число электронов, спиновых конфигураций. Волновая функция молекулы представляется в виде суперпозиции 2" волновых функций, соответствующих различным спиновым конфигурациям. [c.42]

Анализ протекания сложной химической реакции вдали от равновесия требует привлечения термодинамических характеристик. Таковыми являются термодинамические функции Ляпунова. Выше они использовались при анализе проблемы линеаризации вблизи равновесия. Как будет показано здесь, такие характеристики могут быть использованы при упрощении нестационарных кинетических моделей сложных химических реакций, протекающих в закрытых системах. Типичной является ситуация, когда для данных условий неизвестна минимальная совокупность стадий, ведущая процесс. Поэтому при решении задачи упрощения некой общей схемы химического превращения иногда целесообразно исходить из максимального в некотором смысле механизма. Например, в рамках заданного числа веществ и молекулярности элементарной стадии таким механизмом может быть комбинаторно максимальный механизм Мщах- В литературе уже имеется несколько достаточно полных механизмов различных реакций (окисление водорода см., например. [c.51]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология