化工過程最佳化(化學工業出版社2003年出版圖書)

《化工過程最佳化》是2003年化學工業出版社出版的圖書

基本介紹

• 書名：化工過程最佳化
• ISBN：9787302060673
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2003年出版圖書

圖書信息2

書名：化工過程最佳化

書號：9787302060673

作者：何小榮

定價：31元

出版日期；2003-2-1

出版社：清華大學出版社

內容簡介

本書從化工中經常遇到的幾種不同類型的最佳化問題入手，簡明地介紹了最佳化的基本概念、基本理論，無約束單變數、多變數最佳化方法（特別是深受廣大科技工作者歡迎和喜歡使用的遺傳算法（genetic algorithm method））和線性規劃、約束非線性規劃。在約束問題求解方法中詳盡論述了SQP法。

最佳化方法的套用是單獨作為一章來論述的，包括BP神經網路的原理、方法、步驟以及在煉油廠FCC裝置最佳化操作和線上不可測被控參數預測中的套用；反應器、分離序列和換熱網路的最佳化綜合，而生產計畫最佳化則以一個煉油廠為實例，從工藝流程分析、建模求解和結果分析開始，直到形成一個實用軟體所需要的功能介紹、使用說明、運行環境、安裝調試和結果輸出這樣一個最佳化軟體開發的全過程。

本書既可以作為高等院校化工類高年級本科生“化工過程最佳化”課程的教材，也可供研究生和工程技術人員學習和參考。

目錄

1化工最佳化問題及其基本理論1

1.1化工過程最佳化的必要性1

1.1.1操作和控制2

1.1.2過程綜合3

1.1.3設計最佳化5

1.1.4化工企業的管理最佳化問題6

1.2化工中最佳化問題的基本類型7

1.2.1流體輸送管道最佳管徑的確定7

1.2.2實驗數據的處理8

1.2.3環境保護問題9

1.2.4反應器的最佳化設計問題10

1.3化工最佳化問題的數學模型12

1.3.1化工最佳化問題數學模型的一般形式12

1.3.2狀態方程13

1.3.3決策變數、狀態變數和最佳化問題的自由度13

1.3.4可行域和可行解、最優值和最優點14

1.4最佳化理論14

1.4.1函式的連續性14

1.4.2函式的可微性15

1.4.3最優解的概念15

1.4.4單峰與多峰函式16

1.4.5目標函式的等值線17

1.4.6凸集和凹集17

1.4.7凸函式和凹函式18

1.4.8多元函式的Taylor展開式20

1.4.9無約束最佳化問題最優解存在的充分必要條件20

1.4.10下降疊代算法及其收斂性23

習題27

2一維極小化方法29

2.10.618法30

2.1.1區間消去法的基本思想30

2.1.20.618法疊代點的確定31

2.1.3計算框圖32

2.1.4算例33

2.2進退法——搜尋區間的確定34

2.2.1進退法的原理和計算步驟34

2.2.2計算框圖35

2.2.3舉例35

2.3拋物線（二次插值）法36

2.3.1拋物線法的原理36

2.3.2計算框圖37

2.3.3算例37

2.4牛頓法38

2.4.1牛頓法的基本思想38

2.4.2牛頓法的幾何意義38

2.4.3計算框圖39

2.4.4算例39

2.5高斯\|牛頓法40

2.5.1高斯\|牛頓法的基本思想40

2.5.2算例40

習題41

3無約束多變數問題最佳化47

3.1最速下降法47

3.1.1目標函式的最速下降方向47

3.1.2疊代公式和步長的確定48

3.1.3算例49

3.1.4梯度的差分逼近53

3.1.5反應分離系統的最佳化54

3.2共軛方向法與共軛梯度法57

3.2.1共軛方向法的基本思想57

3.2.2向量的共軛58

3.2.3共軛方向法59

3.2.4正定二次函式的FR共軛梯度法60

3.2.5非二次函式的共軛梯度法62

3.3牛頓法及阻尼牛頓法64

3.3.1牛頓法的疊代方向64

3.3.2阻尼牛頓法65

3.4DFP變尺度法67

3.4.1變尺度法的基本思想68

3.4.2DFP變尺度法校正矩陣的確定68

3.4.3DFP變尺度法的疊代方向和疊代公式70

3.5馬夸特法72

3.5.1概述72

3.5.2平方和形式的函式76

3.5.3高斯\|牛頓法77

3.5.4馬夸特法80

3.5.5馬夸特法搜尋方向的討論81

3.5.6化工實例——Gilliland曲線的擬合84

3.5.7以梯度為基礎的最佳化方法的簡單評價87

3.6單純形法91

3.6.1初始單純形的形成91

3.6.2單純形法的疊代過程93

3.6.3算例96

3.6.4化工實例——換熱器網路的最優設計98

3.7鮑威爾法101

3.7.1鮑威爾法的基本思想101

3.7.2鮑威爾法的計算步驟103

3.7.3算例104

3.8遺傳算法105

3.8.1算法原理106

3.8.2算例112

習題115

4線性規劃118

4.1線性規劃問題及其數學模型118

4.1.1線性規劃問題118

4.1.2二維線性規劃問題的圖解法120

4.1.3線性規劃問題中的幾種特殊情況122

4.1.4線性規劃問題的標準型123

4.1.5非標準型轉化成標準型125

4.2單純形法的基本理論127

4.2.1線性規劃問題解的概念127

4.2.2線性規劃的基本概念與基本定理129

4.3單純形法135

4.3.1初始基本可行解的確定135

4.3.2基本可行解之間的疊代137

4.3.3最優解的判別準則及換入向量的確定140

4.4單純形法的計算步驟145

4.4.1單純形表格145

4.4.2單純形法的計算步驟146

4.5大M法和兩階段法153

4.5.1大M法153

4.5.2兩階段法155

4.6線性規劃計算過程的矩陣向量法164

4.7對偶單純形法166

4.7.1線性規劃的對偶問題166

4.7.2對偶定理與互補鬆弛定理169

4.7.3對偶單純形法173

4.8整數規劃176

4.8.1切平面法177

4.8.2分枝定界法183

習題189

5帶約束非線性問題的最最佳化198

5.1等式約束最佳化問題198

5.1.1一階必要條件198

5.1.2Lagrange乘子法199

5.1.3二階充分條件200

5.1.4Lagrange乘子法處理帶不等式約束的最佳化問題202

5.2約束問題最優解的充分必要條件204

5.2.1基本概念204

5.2.2一階必要條件(庫恩\|塔克條件)206

5.2.3廣義拉格朗日函式208

5.2.4二階充分條件209

5.3罰函式法 212

5.3.1外點罰函式法212

5.3.2內點罰函式法217

5.3.3精確罰函式法的概念222

5.4序貫二次規劃（SQP）法223

5.4.1SQP法的基本思想和計算步驟224

5.4.2二次規劃的求解227

5.4.3一維搜尋233

5.4.4矩陣Qk的校正234

5.4.5化工中的套用實例235

5.5可行方向法244

5.5.1約坦狄克（Zoutendijk）可行方向法245

5.5.2非線性約束的托\|文法251

5.5.3若森投影梯度法255

5.6複合形法265

5.6.1疊代過程265

5.6.2算例267

習題269

6最佳化方法的套用275

6.1大規模複雜化工過程的操作最佳化275

6.1.1概述275

6.1.2人工神經網路技術276

6.1.3BP網路284

6.1.4人工神經網路在FCC分餾塔操作最佳化中的套用292

6.1.5人工神經網路在FCC分餾系統汽油、柴油質量動態

監測中的套用297

6.1.6結束語304

6.2石化企業的生產最佳化管理304

6.2.1石化企業生產最佳化管理的數學模型306

6.2.2煉油廠生產計畫最佳化309

6.2.3石化企業的生產最佳化管理軟體系統320

6.2.4煉油生產的供應鏈最佳化333

6.3化工過程的最佳化綜合335

6.3.1反應器的最佳化綜合335

6.3.2多組分精餾銳分離序列的最佳化綜合338

6.3.3換熱網路的最佳化綜合與模擬351

參考文獻361

附錄363

附錄10.618法計算框圖363

附錄2進退法計算框圖363

附錄3拋物線法計算框圖364

附錄4牛頓法計算框圖364

附錄5最速下降法計算框圖365

附錄6正定二次函式的FR共軛梯度法計算框圖365

附錄7阻尼牛頓法計算框圖366

附錄8DFP變尺度法計算框圖366

附錄9Marquardt法計算框圖367

附錄10單純形法計算框圖368

附錄11Powell法計算框圖369

附錄12線性規劃單純形法計算框圖370

附錄13外點罰函式法的SUMT計算框圖371

附錄14內點罰函式法的SUMT計算框圖371

附錄15約坦狄克（Zoutendijk）可行方向法計算框圖372

附錄16托\|文（Topkis\|Veinott）可行方向法計算框圖373

附錄17初始複合形的形成計算框圖373

附錄18複合型法計算框圖374