Декомпозиция задач синтеза

Рис. 1У-2. Обобщенные иконографические модели некоторой исходной задачи синтеза (а) и альтернативных вариантов декомпозиции ИЗС ХТС (б, в)

Рис. IV.2. Декомпозиция задачи синтеза структуры ХТС.

Научно-методологической основой декомпозиционного принципа является теория элементарной декомпозиции исходной задачи синтеза ХТС, которая поставлена перед проектировщиком на каком-либо этапе технологического проектирования объекта химической промышленности. Теория элементарной декомпозиции представляет собой одну из первых попыток математической формализации интуитивно-эмпирического метода функциональной декомпозиции ИЗС, который широко используется в практической деятельности проектировщиков-технологов. [c.144]

Рис. IV-5. Постановка исходной задачи синтеза (а), первый (б) и второй (в) варианты декомпозиции ИЗС

Рис. 22. Пример декомпозиции задачи синтеза схемы процесса ректификация с применением эвристики.

В основе декомпозиционных методов лежит теория элементарной декомпозиции, определяющая принципы разделения исходной задачи синтеза на ряд более простых подзадач, для которых могут быть применены известные или достаточно легко получаемые определенные технологические решения, соответствующие современному уровню развития технологии. Решение задачи декомпозиции существенно упрощается, если выделенные элементы (подсистемы) имеют тривиальное решение (например, отдельный теплообменник, ректификационная колонна и т. д.). В противном случае оптимизация должна проводиться как на уровне отдельного элемента, так и системы в целом по уточнению взаимосвязей между ними. Рассмотрим систему, состоящую из двух взаимосвязанных элементов (рис. 8.1). Здесь Му, — переменные процесса, Ху, — промежуточные потоки, передаваемые между подсистемами. Задача состоит в поиске оп- [c.439]

Пример 1V-1. Необходимо рассмотреть возможные альтернативные варианты декомпозиции исходной задачи синтеза некоторой ХТС на две подзадачи синтеза и записать формулировку условия (IV, 8), определяющего стратегию синтеза ХТС с использованием теории элементарной декомпозиции. Постановка ИЗС определена множеством P= pi, pj (рис. IV-2, а). [c.147]

Сущность декомпозиционно-поискового принципа состоит в том, что трудоемкость многомерного поиска Р еР сокращают, подвергая декомпозиции многомерную исходную задачу синтеза ХТС на совокупность более простых задач и выполняя перебор только лишь перспективных или рациональных вариантов решения ИЗС [38, 39, 157]. [c.128]

Исходя из сложности задачи и общей стратегии декомпозиции проблема синтеза технологической схемы обычно подразделяется на ряд подпроблем, а именно синтез стадий химического превращения и выделения продуктов реакций. Помимо этого возникает задача рационального объединения источников и стоков энергии внутри схемы для снижения внешнего энергопотребления. Каждая из стадий достаточно специфична в силу различной природы решаемых вопросов (например, нельзя говорить о технологической схеме, пока не определен набор исходных реагентов, не установлен механизм химических реакций и не определены условия их протекания, обеспечивающие получение требуемых продуктов), поэтому после определения совокупности элементов технологической схемы (4.39), возможно, в рамках отдельных подсистем необходимо [c.144]

Методы синтеза теплообменных систем включают, как правило, следующие три основных этапа 1) декомпозицию исходной задачи синтеза тепловой системы на совокупность подзадач меньшей размерности, включающих варианты теплообмена между исходными и результирующими потоками 2) проверку физической реализуемости и расчета каждого варианта теплообмена, т. е. определение конструкционных и технологических параметров теплообменников, а также приведенных затрат на рассматриваемый вариант теплообмена 3) решение некоторой экстремальной задачи. [c.77]

Рассмотрим методику декомпозиции задач синтеза ХТС. Любое решение ИЗС — будем отыскивать как совокуп- [c.128]

Пример 1У-2 Необходимо определить, каким образом влияет выбор варианта декомпозиции ИЗС и величины предварительной оценки оптимального значения критерия эффективности на результат решения задачи синтеза некоторой тепловой системы при использовании теории элементарной декомпозиции (алгоритма Д-П). [c.151]

Чтобы убедиться, что с использованием алгоритма Д-П задача синтеза решена правильно, необходимо сравнить значение принятых оценок оптимума КЭ с действительным значением оптимума КЭ ф для синтезированной тепловой системы (рис. 1У-6, б). Как видно из табл. IV- , принятая предварительная оценка отличается от действительного значения оптимума КЭ на каждом этапе декомпозиции ИЗС тем значительнее, чем больше теплообменников входит в синтезируемые подсистемы. [c.154]

Чтобы создать алгоритмы переработки информации в САПР, которые реализуют декомпозиционные принципы синтеза ХТС [157], операции генерации и выбора оптимальных решений задач синтеза следует отображать в виде семантических деревьев двух классов — деревьев декомпозиции ИЗС и деревьев вывода решений ИЗС [158]. Вершины деревьев декомпозиции соответствуют постановкам более простых подзадач, образованных при многоуровневой декомпозиции ИЗС. [c.130]

Рассмотрим основные положения теории элементарной декомпозиции исходной задачи синтеза ХТС. Идея теории элементарной декомпозиции состоит в том, что ИЗС декомпозируется на последовательность подзадач синтеза, для которых могут быть получены известные или определенные технологические решения, соответствующие современному уровню аппаратурного оформления ХТП. Некоторые из рассматриваемых ИЗС или полученных подзадач синтеза могут быть решены при помощи одного технологического аппарата или одной единицы оборудований (например, с помощью одного теплообменника, одной ректификационной колонны и т. д.). ИЗС указанного типа имеют тривиальное решение. [c.145]

Декомпозиция общей задачи синтеза на отдельные подзадачи (синтез стадии химического превращения, синтез стадии выделения продуктов, синтез теплообменной системы) существенно упрощает проблему разработки технологической схемы, однако снижается и вероятность получения действительно оптимального варианта вследствие неадекватного воспроизведения взаимосвязей между подзадачами. Поэтому процесс выбора технологической схемы является итерационным, с внесением изменений в стратегию поиска оптимального решения на каждой из стадий. [c.107]

Глобальная задача синтеза ХТС показана на рис. 1.24. Из заданных видов сырья, энергии, технологического оборудования, различных путей химического превращения исходных веществ в целевые продукты необходимо синтезировать (создать) ХТС, обладающую требуемыми свойствами. Для решения этой задачи необходимо применять специальные методы, некоторые из которых рассматриваются в гл. IV. Из-за большой размерности задачи синтеза необходимо проводить декомпозицию общей проблемы, которая в символической записи имеет вид [c.25]

Если в процессе каждой серии многоуровневой декомпозиции множества решений задач синтеза на у-м уровне декомпозиции [c.182]

Задача определения величины ЯГ для любой вершины ДВР представляет самостоятельный интерес, и ее решение зависит как от содержательной, так и от математической постановки рассматриваемой проблемы (68]. Так, например, при решении задач синтеза ресурсосберегающих ХТС в качестве НГ используют значение некоторого аддитивно-сепарабельного КЭ, который соответствует подсистеме, или фрагменту, синтезируемой ХТС, представляющему собой решение некоторой подзадачи на данном этапе декомпозиции ИЗС [10], которое отображается висячей вершиной ДВР. Указанный метод расчета НГ соответствует методу равных цен [65] для определения стоимости пути на ДВР. При использовании метода равных цен критерий выбора активной вершины / на /-м слое вершин ДВР имеет следующий вид, который соответствует соотношениям (6.5,а), (6.5,6) и (6.7) [c.184]

Рис. 1.25. Один из вариантов декомпозиции исходной задачи синтеза оптимальной структуры ХТС.

Задача синтеза алгоритмов управления состоит в том, чтобы создать алгоритмическое и программное обеспечение для АСУ ТП на основе тех задач управления, которые были сформулированы выше. Как мы уже могли убедиться, методами декомпозиции глобальная задача управления раскладывается на небольшое число более простых задач. В общем виде это означает если М представляет собой математическое описание объекта управления Q — цель управления (в общем смысле) и А — общий алгоритм управления, то для реализации общего алгоритма М, Л необходимо провести [c.360]

На рис. 1.25 представлен один из вариантов декомпозиции исходной задачи синтеза ХТС. Он состоит в декомпозиции задачи синтеза по названным выше группам измеряемых величин. Второй вариант синтеза основан на расчленении задачи синтеза на подзадачи и подсистемы в соответствии с последовательностью выполнения основных операций (рис. 1.26). Такой подход позволяет использовать известные методы для синтеза отдельных подсистем. Третий вариант состоит в декомпозиции ХТС на подсистемы, которые в будущей ХТС объединены пространственно. Такая декомпози- [c.26]

Дополнительно заметим, что поскольку при использовании алгоритма Д-П вместо точного значения оптимума КЭгр применяется его оценка то полученный вариант декомпозиции ИЗС может привести к неоптимальному решению всей задачи синтеза ХТС. Как правило, такая ошибка приводит к несовпадению действительного значения оптимума критерия эффективности синтезированной ХТС с использованной ранее оценкой. Однако эта ситуация может и не произойти, если оценка совпадет с оптимумом КЭ некоторой ХТС с фиксированной неоптимальной технологической топологией, к синтезу которой может привести применение алгоритма, и данная ХТС будет принята за оптимальную. Таким образом, совпадение принятой оценки оптимального значения критерия эффективности с ее истинным значением для синтезированной ХТСч] в общем случае не гарантирует, что полученное с использованием теории элементарной декомпозиции (алгоритма Д-П) решение ИЗС является оптимальным в глобальном смысле. [c.151]

Задачу синтеза ХТС на основе декомпозиции ИЗС можно представить как двухуровневую эвристическо-вычислительную. задачу оптимизации [4, 38, 39]. На первом уровне определяют оптимальную технологическую топологию ХТС — С, эвристи- [c.128]

Для сокраш,ения трудоемкости операции поиска оптимального решения ИЗС декомпозицию множества решений ИЗС можно осуществлять с использованием либо граничной, либо отсекающей декомпозиции. При граничной декомпозиции поиск оптимального решения ИЗС сводится к поиску на множестве решений J/ , Рг , упрощенных по сравнению с ИЗС задач — Рх, Р ,-, Рп. называемых граничными задачами синтеза (ГЗС). Исходные данные ГЗС — Pi отличаются от Р наличием дополнительных ослабляющих ограничений. Решение каждой ГЗС становится решением ИЗС только при выполнении специальных условий, которые сформулиропаны на основе метода ветвей и границ [4, 50, 51]. [c.129]

В работе [41] для решения задачи синтеза ТС применен метод сепарабельного программирования, в основе которого лежит кусочнолинейная аппроксимация нелинейных функций. Сепарабельное программирование является модификацией метода линейного программирования. Так как зависимости для определения КЭ от поверхности теплообмена, а также зависимость коэффициента теплопередачи (К) от температуры, от свойств потоков и размеров ТА нелинейны, то задачу можно линеаризовать только путем декомпозиции исходных потоков на достаточно малые тепловые элементы, цпя которых справепливы следующие линейные зависимости [c.15]

Сущность эвристическо-декомпозиционного принципа синтеза ХТС состоит в том, что поиск оптимального решения ИЗС проводится упорядоченным перебором множества эвристических решений, которые получены при заданном числе попыток синтеза системы. При одной попытке получают некоторое эвристическое решение ИЗС на основе элементарной декомпозиции исходной задачи. Любая элементарная задача синтеза образуется в соответствии с выбранным эвристическим правилом (или эвристикой), входящим в определенный набор эвристик [4, 38, 39, 157]. Каждая эвристика — либо некоторое утверждение, являющееся результатом обобщения существующих научных знаний в области химии, физики, теоретических основ химической технологии и кибернетики химико-технологических процессов, либо некоторое интуитивное или эмпирическое предположение исследователя, которое хможет привести к рациональному решению задачи синтеза. [c.129]

Рис. 5.4. Пример представления интеллектуальных знаний в виде семаниче-ского дерева декомпозиции исходной задачи синтеза ХТС некоторого хлорор-ганического производства иа подзадачи синтеза меньшей размерности

Для уменьшения пространства поиска используют различные приемы декомпозиции ЗС ОХТС на частные задачи синтеза оптимальных подсистем. Пример такой декомпозиции приведен на рис. VI.2. Такой подход приводит к многоуровневым методам синтеза. Например, возможен следующий двухуровневый метод синтеза [c.110]

Рассматриваемый этал 1-2 - этал селективной декомпозиции массовых расходов технологических потоков при решеши исходной задачи синтеза (ИЗС) теплообменной системы, обеспечивающей учет [c.64]

Фо1 а1роваш1е таблицы новых текущих данных для решения задачи синтеза ТС. Результатом всех процедур этапа селективной декомпозиции исходных потоков является формирование новых те1дпцих данных для поиска решения задачи синтеза ТС. Формируется множество холодных и горячих потоков, в которых все потоки нумеруются под новыми номерами и каадому новому потоку ставится в соответствии все параметры состояния и свойств потоков из множества исходных данных для решения ИЗС. Отличие текущих данных от исходных состоит в изменении как общего числа участвующих в операции синтеза новых параллельных потоков, так и в значениях их массовых расходов. Блок-схема этапа селективной декомпозиции массовых расходов потоков приведена на рис. I. [c.68]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология