Оптимизация топологическая

Предлагаемая читателю монография представляет восьмую книгу в единой серии работ авторов под общим названием Системный анализ процессов химической технологии , выпускаемых издательством Наука с 1976 г. Семь предыдущих монографий 1. Основы стратегии, 1976 г. 2. Топологический принцип формализации, 1979 г. 3. Статистические методы идентификации объектов химической технологии, 1982 г. 4. Процессы массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы, 1983 г. 5. Процессы измельчения и смешения сыпучих материалов, 1985 г. 6. Применение метода нечетких множеств, 1986 г. 7. Энтропийный и вариационный методы неравновесной термодинамики в задачах анализа химических и биохимических систем, 1987 г.) посвящены отдельным вопросам теории системного анализа химико-технологических процессов и его практического применения для решения конкретных задач моделирования, расчета, проектирования и оптимизации технологических процессов, протекающих в гетерогенных средах в условиях сложной неоднородной гидродинамической обстановки. [c.3]

В СССР в 1974—1977 гг. на основе фундаментальных концепций системного анализа в химической технологии были выполнены исследования по методологии системного подхода к анализу и оптимизации надежности, по топологическим методам расчета и оптимизации показателей надежности химических производств. [c.6]

Для расчета и оптимизации показателей надежности ХТС, которые могут в процессе функционирования находиться только в одном из двух возможных состояний — отказа и работоспособности, используем топологическую модель надежности ХТС в виде блок-схемы надежности или расчетно-логической схемы надежности системы. Структура блок-схемы или расчетно-логической схемы надежности сложных ХТС в большинстве случаев принципиально отличается от структуры технологической схемы ХТС — объекта исследования надежности. [c.47]

В предлагаемой книге впервые сделана попытка систематизировать методы моделирования, анализа и оптимизации химических производств на основе использования топологических моделей и ЦВМ. Однако следует отметить, что в данной книге почти не рассмотрены некоторые методы математического моделирования сложных систем (эволюционные, семантические, эвристические и др.), поскольку они не нашли пока применения в химической технологии. [c.7]

Для отыскания оптимальных алгоритмов решения многоразмерных систем уравнений математических моделей ХТС нужно использовать специальные формализованные алгоритмы поиска оптимальной стратегии решения этих систем уравнений, которые можно легко реализовать с помощью ЦВМ. Формализация алгоритмов поиска указанной стратегии или стратегии оптимизации ХТС основана на применении топологического метода анализа, рассматриваемого в главах IV и V. [c.78]

Указанные трудности могут быть в значительной мере преодолены благодаря применению топологического метода анализа ХТС. Этот метод позволяет формальным образом устанавливать функциональную связь между технологической топологией и количественными характеристиками функционирования системы в виде материальных и тепловых нагрузок на элементы ХТС. С помощью топологического метода анализа можно разрабатывать оптимальные алгоритмы расчета на ЦВМ многомерных систем уравнений математических моделей ХТС, в частности систем уравнений балансов, выбирать оптимальную стратегию решения задач анализа функционирования и оптимизации сложных систем, которая обеспечивает минимальные затраты машинного времени ЦВМ. [c.114]

ПРИНЦИПЫ ОПТИМИЗАЦИИ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ [c.295]

В настоящее время разработаны два основных пути оптимизации сложных ХТС. Первый путь не учитывает особенности их топологических моделей и основан на применении для отыскания глобальной целевой функции ХТС как прямых методов (методов линейного и н линейного программирования), так и непрямых методов определения оптимальных решений с помощью необходимых условий существования экстремума. [c.295]

В настоящее главе изложены некоторые принципы оптимизации сложных ХТС с произвольной технологической топологией на основе применения топологических моделей и принципа декомпозиции. [c.295]

Разность = и — V может рассматриваться как мера топологической неэффективности ХТС. Она зависит лишь от технологической топологии, так как возникает вследствие оптимизации локальных целевых функций и принятого способа децентрализации или декомпозиции задач оптимизации или управления. [c.297]

Основная исполнительная подпрограмма специальных программ моделирования ХТС — это совокупность нескольких стандартных подпрограмм, которые контролируют выполнение всех операций моделирования и оптимизации системы осуществляют декомпозицию ХТС на строго соподчиненные подсистемы определяют оптимальный порядок расчета элементов в многоконтурных ХТС с минимальным числом нараметров особых технологических потоков устанавливают оптимальный порядок расчета уравнений, образующих математическое описание модулей. Для разработки основных исполнительных подпрограмм применяют алгоритмы оптимизации стратегии исследования ХТС на основе топологических моделей, подробно рассмотренные в главе V. [c.328]

На данной ступени иерархии при управлении подсистемами возникают задачи оптимальной координации работы аппаратов и оптимального распределения нагрузок между ними, привлекаются принципиально новые методы декомпозиции и агрегации подсистем, топологический анализ на основе теории графов, эвристическое моделирование, многоуровневая оптимизация и др. [c.13]

В случае с. х.-т. с. с замкнутой топологической структурой при вычислении производных критерия разностным методом возникают новые, весьма значительные, осложняющие моменты. Поясним это следующим. Задачу оптимизации статического режима с.х.-т. с. [c.165]

Численное решение задачи оптимизации. По-видимому, до настоящего времени не проведены расчеты но оптимизации сложных схем с квазистатическими блоками. Реализация таких расчетов в случае С.Х.-Т.С. со сложной топологической структурой представляется достаточно трудоемкой задачей. В связи с этим разберем только метод градиента, который естественно обобщается на схему произвольной структуры. [c.224]

Предлагаемая читателю монография представляет шестую книгу в единой серии работ авторов под общим названием Системный анализ процессов химической технологии , выпускаемых издательством Наука с 1976 г. Три первые монографии (Основы стратегии. М. Наука, 1976 Топологический принцип формализации. М. Наука, 1979 Статистические методы идентификации объектов химической технологии. М. Наука, 1982) посвящены общим вопросам теории системного анализа в химии и химической технологии. В четвертой и пятой монографиях (Процессы массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы. М. Наука, 1983 Процессы измельчения и смешения сыпучих материалов. М. Наука, 1985) рассмотрены вопросы применения стратегии системного анализа для решения практических задач расчета и оптимизации конкретных процессов химической технологии, отличающихся повышенной сложностью внутренней структуры. [c.3]

Без существенных усложнений метод множителей Лагранжа можно применить для оптимизации процессов со сложной топологической структурой, т. е. не только многостадийных, а также распространить на процессы, математические описания которых, наряду с конечными уравнениями, содержат и дифференциальные. Разумеется, что во всех перечисленных случаях метод множителей Лагранжа дает лишь самые общие соотношения оптимальности, и наиболее трудной частью решения задачи становится решение получаемых конечных и дифференциальных уравнений для переменных процесса и вспомогательных переменных. Однако сейчас уже разработаны в достаточной мере удобные приемы и алгоритмы решения [4], позволяющие, как правило, получать конечные результаты на вычислительных машинах для процессов высокой степени сложности. [c.201]

Математические модели, используемые для расчета и оптимизации показателей Н. процессов и произ-в, подразделяют на символические и топологические. [c.165]

Следовательно, в нелинейных системах методы параметрической коррекции, фактически игнорирующие взаимосвязь фактора нелинейности с топологическим фактором, уже не создают Должных предпосылок для надежного прогнозирования характеристик процесса экстракции. Это особенно относится к многокомпонентным системам. Именно поэтому концепция приближенного описания, ориентированная на получение упрощенных корреляционных соотношений между параметрами, справедливых лишь в рамках линейной теории, имеет ограниченные перспективы развития для моделирования и оптимизации промышленных систем экстракции. [c.387]

Вторая ступень иерархии биохимического производства представлена технологическими агрегатами, узлами, включающими взаимосвязанную совокупность нескольких технологических процессов и аппаратов, реализуемых на практике в виде отдельных цехов, комплексов. К особенностям второй ступени иерархии относится сочетание энергетических и материальных потоков в одну систему, обеспечивающую их наиболее эффективное использование с учетом технико-экономических и энергетических показателей. На данной ступени закладываются технологические основы создания безотходного производства с замкнутыми технологическими и энергетическими потоками. При этом возникают задачи создания агрегатов большой единичной мощности с высокими энерготехнологическими показателями и кибернетически организованной структурой связей, обеспечивающей передачу функций управления самому агрегату. Прн управлении подсистемами на данной ступени иерархии решаются задачи оптимального функционирования аппаратов в схеме, распределения нагрузок между аппаратами, достижения надежности их функционирования. В этом случае используются методы многоуровневой оптимизации, топологический анализ на основе теории графов, методы декомпозиции и эвристического моделирования систем, что требует применения ЭВМ. [c.42]

Для решения задач анализа, синтеза и оптимизации ХТС используют три класса топологических моделей первый класс образуют потоковые графы и структурные графы ко второму классу принадлежат информациоино-потоковые мультиграфы, информационные графы и двудольные информационные графы к третьему классу относятся сигнальные графы. [c.44]

Оптимальные алгоритмы анализа ХТС на основе применения параметрических потоковых графов, структурных блок-схем и информационно-потоковых мультиграфов. Решение задач синтеза и оптимизации ХТС при автоматизированном проектировании связано с неоднократным решением задачи анализа или полного расчета ХТС. Разработку оптимальных алгоритмов анализа ХТС осуществляют, используя топологические модели ХТС в виде ППГ или ИПМГ. [c.92]

Игнатов В. Н. Алгоритмы расчета и оптимизации характеристик надежности химико-технологических систем с использованием топологических моделей. Дис... канд. техн. наук. М., 1981. 250 с. [c.260]

В книге рассмотрены основные принципы моделирования, анализа и синтеза сложных химико-технологических систем (ХТС). Приведены методы расчета материальноэнергетических балансов и степеней свободы ХТС описаны математические модели технологических операторов (элементов систем), изложены основы матричного, детерминант-ного и топологического методов анализа ХТС. На основе использования топологических моделей (теории графов) ХТС рассмотрены методы разработки оптимальной стратегии (алгоритмов) исследования и декомпозиционные принципы оптимизации ХТС. Даны методы построения специальных программ математического моделпровапия ХТС на ЦВМ. [c.4]

Второй путь оптимизации сложных ХТС использует как характерные особенности их топологических моделей, так и принцип декомпозиции задачи глобальной оптимизации ХТС в целом на совокупность отдельных задач подоптимизации каждого элемента или подсистемы путем выбора дополнительных локальных целевых функций для этих элементов или подсистем. [c.295]

Разработка оптимальной организации вычислительных процедур при решении задач оптимизации основана на использовании топологических моделей ХТС в виде информационно-потоковых мультиграфов, параметрических информационных и сигнальных графов, т. е. на применении оптимальных алгоритмов стратегии исследования ХТС (см. гл. V). [c.302]

Объединением операционных матриц отдельных технологических аппаратов может быть получена математическая модель (в линейном приближении) всей ХТС. Понятие операционных матриц значительно упрощает исследование и оптимизацию сложных ХТС, так как позволяет легко формализовать процедуры расчета ХТС со структурой практически любой сложности и свести их к безытерационному рещению систем линейных уравнений. При этом широко используются хорошо разработанный аппарат комбинаторного анализа, матричной алгебры и топологические методы анализа и синтеза сложных ХТС, в частности, метод сигнальных графов [15]. [c.22]

Научные интересы теория автоматизированного синтеза высоконадежных ресурсосберегающих химико-технологических систем (ХТС), топологические модели (фафы) сложных ХТС искусственный интеллект и гибридные экспертные системы в химической технологии компьютерные модели представления знаний для поиска рациональных решений математически неформализованных задач химической технологии обеспечение и оптимизация показателей надежности сложных ХТС. [c.14]

Расчет сопряженного процесса. Вычисление частных производных критерия оптимизации по независимым переменным методом сопряженного процесса сводится к расчету основного процесса (VII,1) — (VII,3) и сопряженного процесса (VII,36)—(VII,39), (VII, 54), (VII, 55). Сопряженный процесс рассчитывается при известных значениях которые нужно запомнить при расчете основного процесса. Если при этом последний обладал замкнутой топологической структурой, сопряженный процесс также будет обладать замкнутой топологической структурой (поскольку его структура есть инвертированная топологическая структура основного процесса). В данном случае расчет сопряженного процесса можно организовать двумя способами итерационным и безытера-ционным. [c.148]

Неэквивалентные структуры с суммарной формулой НСКО известны не только тем, что для них было впервые описано явление изомерии (разд. 2.1), но и тем, что относительная стабильность изомеров этой системы, видимо, впервые определена из теоретических расчетов. Это исследование провели Полинг и Хендрикс [432] на самой заре квантовой химии с помощью простой электростатической модели. Спустя 50 лет на основе неэмпирических расчетов методом ССП в трех различных базисах Поппингер и сотр. [433] подробно проанализировали синглетную гиперповерхность потенциальной энергии системы H NO с целью найти все минимумы, переходные состояния и пути реакции. На энергетической гиперповерхности было обнаружено девять или семь (в зависимости от базиса) минимумов и десять переходных состояний, связывающих структуры, отвечающие этим минимумам. Несмотря на большое количество найденных стационарных точек, нельзя предполагать, что они уже полностью исчерпаны, так как авторы работы [433] при оптимизации структур ограничились лишь некоторыми из 38 возможных (топологически различных) связанных изомеров немо. Наглядное представление о 6-мерной гиперповерхности НСЫО можно получить с помощью двумерной поверхности, являющейся функцией валентных углов 0 (угол НСЫ) и Ф (угол СЫО). Энергетическая поверхность Е = Е(0,Ф), вычисленная в базисе 4-31-0, показана на рис. 15 [433]. Ясно, что корректное исследование произвольного равновесия или реакции с участием молекул немо должно учитывать наличие разнообразных изомеров. [c.101]

Для описания информации о технологической и информационной топологии ХТС можно использовать параметрический потоковый граф с систематической нумерацией всех ветвей и вершин, в соответствии с которой рассчитывают математические модели элементов ХТС. При исследовании влияния изменения структуры технологических связей между элементами на функционирование ХТС эта система довольно негибка. Более совершенным является такой метод описания технологической топологии, когда в параметрическом потоковом графе ХТС отдельно нумеруют входные и выходные потоки каждого элемента, а технологические связи задают посредством топологической матрицы ХТС. Наиболее удобный и перспективный метод представления технологической и информационной топологии ХТС в виде информационно-потоковых мультиграфов, использование которых особенно целесообразно при решении задач оптимизации. [c.109]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология