Optymalizacja metodą adaptacyjnego przeszukiwania losowego w projektowaniu procesów. I. Opis metody optymalizacji

Jeżowski, J.; Bochenek, R.

Powiadomienia systemowe

Sesja wygasła!
Sesja wygasła!

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Optymalizacja metodą adaptacyjnego przeszukiwania losowego w projektowaniu procesów. I. Opis metody optymalizacji

Autorzy

Jeżowski J. , Bochenek R.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Adaptive random search optimization in process design. I. Optimization method description

Języki publikacji

Abstrakty

Projektowanie procesów technologicznych jest związane z optymalizacją. Najczęściej stosuje się metody deterministyczne optymalizacji matematycznej (programowanie matematyczne), głównie rzutowania gradientu lub sekwencyjnego programowania wypukłego. Omówiono zastosowanie metody stochastycznej z klasy algorytmów adaptacyjnego przeszukiwania losowego (APL). W pierwszej części pracy przedstawiono analizę metod APL proponowanych w literaturze oraz tzw. algorytm M-LJ opracowany przez autorów. Umożliwia on rozwiązywanie problemów optymalizacyjnych nieliniowych ze zmiennymi zarówno ciągłymi, jak i dyskretnymi. Przedstawiono przykłady zastosowania algorytmu M-LJ do rozwiązywania szeregu problemów projektowania optymalnych procesów wchodzących w zakres zainteresowań inżynierii chemicznej i procesowej. Pokazano, że umiejętne sformułowanie problemu umożliwia, z zastosowaniem prostej metody M-LJ, obliczenie optimum globalnego z dużą niezawodnością.

Designing chemical engineering processes is inherently connected with mathematical optimization. Most often deterministic optimization approaches (mathematical programming) are employed such as generalized gradient projection or sequential quadratic programming. This two-part paper shows application of stochastic approach from the class of adaptive random search (ARS) algorithms. In the first part analysis of ARS methods suggested in the literature is given as well as the so-called M-LJ algorithm developed by the authors. This algorithm allows solving mixed-integer non-linear problems (MINLP). In the second part (1) of this work examples of M-LJ method application are presented for several problems from chemical and process engineering. It has been shown that with proper model formulation the use of very simple M-LJ algorithms allows locating global optimum with high reliability.

Słowa kluczowe

optymalizacja adaptacyjne przeszukiwanie losowe APL projektowanie projektowanie procesów algorytm M-LJ

Wydawca

Komitet Inżynierii Chemicznej i Procesowej Polskiej Akademii Nauk

Czasopismo

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

Rocznik

2000

Tom

T. 21, z. 3

Strony

443--463

Opis fizyczny

Bibliogr. 68 poz.

Twórcy

autor

Jeżowski J.

Politechnika Rzeszowska, Zakład Inżynierii i Sterowania Procesami Chemicznymi

autor

Bochenek R.

Politechnika Rzeszowska, Zakład Inżynierii i Sterowania Procesami Chemicznymi

Bibliografia

[1] BOCHENEK R., JE20WSKI J., Optymalizacja wedlug metodyki adaptacyjnego przeszukiwania losowego w projektowaniu procesdw. II. Przyklady zastosowania w inzynierii procesowej, Inz. Chem. Proc, 2000,21.
[2] JEŻOWSKlJ., BOCHENEKR, POPLEWSKIG., Inz. Ap. Chem., 1997,4,21-27.
[3] SALCELXIR.L.,GONCALVESM.J., AZEVEDOS.F., Computers Chem. Engng, 1990,14(10), 1111-1126.
[4] BiEGLER L.T., GROSSMANN I.E., WESTERBERG A.W., Systematic Methods of Chemical Process Design., Prentice Hall PTR. New Jersey, 1997.
[5] TORKAY M., GROSSMANN I.E., Computers Chem. Engng, 1996, 20 (8), 959-978.
[6] CHI-WAI HUI, Comput. Chem. Engng, 1999, 23 (Supp.), S479-482.
[7] URBANIEC K., Optymalizacja w projektowaniu aparatury procesowej, Warszawa, WNT, 1979.
[8] LuusR., HUNG J., Ind. Chem., 1998, 26, 287-292.
[9] Luus R., HUNG. J., Ind. Chem., 1998, 26, 281-286.
[10] Luus R.,WYRWICZR., HUNG., J., Ind. Chem., 1996, 24, 273-278.
[11] Luus R., HUNG J., Ind. Chem., 1996, 24, 279-284.
[12] Luus R., HUNG J., Ind. Chem., 1996, 24, 285-290.
[13] BOJKOVB.,HANSELR.,LuusR.,HUNG. J.,Ind.Chem., 1993,21,177-185.
[14] Luus R.,HARTIGF.,KEILF.J., HUNG. J., Ind. Chem., 1995,23,55-58.
[15] HARTIGF,KEILFJ.,LuusR.,HUNG.J.,Ind.Chem., 1995,23,141-148.
[16] LuusR., HUNG. J., Ind. Chem., 1993,21,243-250.
[17] Luus R., Biotechnology and Bioengineering, 1993, 41, 559-602.
[18] Luus R., Computers Chem. Engng, 1993, 17 (4), 373-377.
[19] LuusR., Ind. Eng. Chem. Res., 1993, 32 (11), 2633-2635.
[20] Luus R, Can. J. Chem. Engng, 1992, 70, 780-785.
[21] SPAANS R., LUUS R., J. Opt. Theor. Appl., 1992,75 (3), 635-636.
[22] ROSEN O, LUUS R., J. Opt. Theor. Appl., 1992,73 (3), 547-562.
[23] Luus R., HUNG. J., Ind. Chem., 1991, 19, 245-254.
[24] Luus R., Can. J. Chem. Engng, 1991, 69, 141-151.
[25] Luus R., BRENEKP., Chem. Eng. Technol., 1989, 12, 309-318.
[26] BI-CHONG WANG, LUUS R., AIChE J., 1978,24,619-626.
[27] Luus R., AIChE J., 1974, 20, 608-610.
[28] BI-CHONG WANG, LUUS R., Int. J. for Numerical Methods in Engng, 1987, 11, 1235-1250.
[29] LUUS R., Can. J. Chem. Engng, 1975, 53, 217-220.
[30] JAAKOLAT.H.I., LUUSR., Operations Research, 1974, 22,415-417.
[31] LuusR., JAAKOLAT.H.I., AIChE J., 1973, 19 (4), 760-766.
[32] Luus R., AIChE J., 1973, 19 (3), 645-646.
[33] MARTIN D.L., GADDY J.L., AIChE-Symp. Ser., 1982, 78 (No 214), 99-107.
[34] GADDY J.L., Process Synthesis by Mixed Integer Optimization, Konferencja Paryz, 1978, sekcja F: Numerical Problems and Optimization, 76.
[35] CAMPBELL J.R., GADDY J.L., AIChE J., 1976,6 (22), 1050-1055.
[36] BALLMAN S.H., GADDY J.L., Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 1977, 3 (16), 337-341.
[37] GAINES L.D., GADDY J.L., Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 1976, 1 (15), 206-211.
[38] HEUCKROTH M.W., GADDY J.L., GAINES L.D., AIChE J., 1976, 22 (4), 744-750.
[39] BALSA-CANTO E., ALONSO A.A., BANGA J.R., Dynamic Optimization of Bioprocesses: Deterministic and Stochastic Strategies, AcoFoP IV (Automatic Control of Food & Biological Processes), Got-eborg, Sweden, 21-23 September 1998.
[40] CARRASCO E.F., BANGA J.R., A Hybrid Method for the Optimal Control of Chemical Processes, UKACC International Conference on CONTROL 98, University of Wales, Swansea, UK, 1^1 Sep¬tember 1998.
[41] SAA J., ALONSO A.A., BANGA J.R., Optimal Control of Microwave Heating Using Mathematical Models of Medium Complexity, AcoFoP IV (Automatic Control of Food & Biological Processes), Gdteborg, Sweden, 21-23 September 1998.
[42] BANGA J.R., IRIZARRY-RIVERA R., SEIDER W.D., Computers Chem. Engng, 1998, 22 (4/5), 603-612.
[43] BALSA-CANTO E., ALONSO A.A., BANGA J.R., Dynamic Optimization of Bioprocesses: Deterministic and Stochastic Strategies, AcoFoP IV (Automatic Control of Food & Biological Processes Goteborg Sweden 21-23 September 1998, 1998.
[44] BANGA J.R., ALONSO A.A., SINGH R.P., Biotechnol. Prog., 1997, 13, 326-335.
[45] CARRASCO E.F., BANGA J.R., Ind. Eng. Chem. Res., 36, 1997, 2252-2261.
[46] BANGA J.R., SEIDER W.D., Global optimization of chemical processes using stochastic algorithms. Floudas and P.M. Pardalos (eds.), State of Global Optimization, 1996, 563-583.
[47] SALCEDO R.L., Ind. Eng. Res., 1992, 31, 262-273.
[48] MIHAILR., MARIA G, Computers Chem. Engng, 1986, 10 (6), 539-544.
[49] Li J., RHINEHARTR., Computers Chem. Engng, 1998, 22 (3), 427-444.
[50] RANGAIAHG.P., Computers Chem. Engng, 1985, 9 (4), 395-404.
[51] RANGAIAHG.P., Computers Chem. Engng, 1985, 9 (4), 404-406.
[52] EDGAR T.F, HIMMELBLAU D.M., Optimization of chemical processes, McGraw-Hill, Singapore, 1989.
[53] OPTIMIZER, firma ChemEng Software and Services Ltd, Anglia.
[54] Luus R., - informacja prywatna do J. Jezowskiego.
[55] JEZOWSKI J., POPLEWSKI G, MADEI S., BOCHENEK R., JEZOWSKA A., On Random Search Optimization - Simulated Annealing and Adaptive Search Methods, CHISA'98, Praga, Czechy, 1998.
[56] JEZOWSKI J., MADEJ S., BOCHENEK R., JEZOWSKA A., Optymalizacja przy zastosowaniu adaptacyjnego przeszukiwania losowego - program M-Carlo, Mat. XVI Ogólnopolskiej Konf.Naukowej. Inz. Chem. Proc. 1.1, 279, Krakow-Muszyna, 1998.
[57] SEIDER D.W., SEADER J.D., LEWIN D.R., Process Design Principles, Wiley, 1999.
[58] JEZOWSKI J., Projektowanie podsystemow odzysku ciepla w warunkach pewnych danych, Monografia, Politechnika Rzeszowska, 1995.
[59] JEZOWSKI J., Projektowanie podsystemow odzysku ciepla w warunkach niepewnych danych, Monografia, Politechnika Rzeszowska 1995.
[60] BROOKE A., KENDRICK P., MEERAUS A., GAMS. A users guide, Release 2.25, The Scientific Press Series, 1992.
[61] MICHALEWICZ Z., Algorytmy genetyczne + struktury danych = programy ewolucyjne, Warszawa, WNT, 1996.
[62] MANOUSIOUTHAKIS V., SOURLAS D., Chem. Eng. Comm.. 1992, 115, 127-147.
[63] FLOUDAS C.A., VISWESWARAN V., Computers Chem Engng, 1990, 14(12), 1397-1417.
[64] RYOO H.S., SAHINIDIS N.V., Computers Chem. Engng, 1995, 19 (5), 551-556.
[65] CARDOSO M.F., SALCEDO R.L., AZEVEDO S.F., Ind. Eng. Chem. Res., 1994,33, 1908-1918.
[66] CARDOSO M.F., SALCEDO R.L., AZEVEDO S.F., Computers Chem. Engng, 1996,20 (9), 1065-1080.
[67] CARDOSO M.F., SALCEDO R.L., AZEVEDO S.F., BARBOSA D., Computers Chem. Engng, 1997, 21 (12), 1349-1364.
[68] BOCHENEK R., JEZOWSKI J., Computers Chem. Engng, 1999, 23 (Supp.), S483-S486.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPW1-0010-0027