多米尼克·邦加兹;亚历山大·米索斯 使用McCormick松弛法在简化空间中对工艺流程进行确定性全局优化。 (英语) Zbl 1386.90112号 J.全球。最佳方案。 69,第4期,761-796(2017). 概要:用于流程优化的确定性全局方法几乎完全依赖于面向方程的公式,其中所有模型变量都由优化器控制,所有模型方程都被视为等式约束,这导致了非常大的优化问题。一种可能的替代方法是一种简化的空间公式,类似于用于局部流程优化的顺序模块不可行路径方法。这种方法利用模型方程的结构来减少问题的规模。优化器只对模型变量的一小部分进行操作,只处理很少的等式约束,而大多数隐藏在外部定义的函数中,可以从中查询目标函数和约束的函数值和松弛度。通过麦考密克弛豫的自动传播,可以为这些外部函数提供紧弛豫及其亚梯度。三个日益复杂的蒸汽动力循环被用作案例研究,以评估不同的配方。与局部优化或以往依赖区间方法的序贯方法不同,使用McCormick松弛求解缩减空间公式与传统的面向方程的公式相比,可以大大减少计算时间。尽管所实现的分枝定界解算器很简单,它没有充分利用外部函数返回的紧松弛,而是依赖于使用子梯度在单个点上的进一步仿射松弛,在某些情况下,与最先进的求解器BARON求解面向方程的公式相比,它可以在不进行任何范围缩减的情况下快速求解缩减空间公式。 引用于1审查引用于14文件 MSC公司: 90C26型 非凸规划,全局优化 90 C90 数学规划的应用 关键词:全局优化;工艺设计;顺序模块;分叉装订;算法的松弛 软件:男爵;GAMS游戏;TOMP公司;CONOPT公司;CPLEX公司;libMC公司;FADBAD公司++;针织衫;NLopt(NLopt);MC公司++;安提戈内;伊波特;DFVLR-SQP公司 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{D.Bongartz}和\textit{A.Mitsos},J.Glob。最佳方案。69,第4号,761--796(2017;Zbl 1386.90112) 全文: DOI程序 参考文献: [1] Adjiman,C.S.,Androulakis,I.P.,Maranas,C.D.,Floudas,C.A.:一种用于工艺设计的全局优化方法,\[\alpha\]αBB。计算。化学。工程师20,S419-S424(1996)·doi:10.1016/0098-1354(96)00080-4 [2] Adjiman,C.S.,Dallwig,S.,Floudas,C.A.,Neumaier,A.:一般二阶可微约束NLPs-I.Theor的全局优化方法。高级计算。化学。工程22(9),1137-1158(1998)·doi:10.1016/S0098-1354(98)00027-1 [3] Ahadi-Oskui,T.、Vigerske,S.、Nowak,I.、Tsatsaronis,G.:通过分支和切割优化复杂能量转换系统的设计。计算。化学。工程34(8),1226-1236(2010)·doi:10.1016/j.compchemeng.2010.03.007 [4] Ahmetović,E.,Grossmann,I.E.:综合工艺水网络设计的全球上层建筑优化。AIChE J.57(2),434-457(2011)·doi:10.1002/aic.12276 [5] Androulakis,I.P.,Maranas,C.D.,Floudas,C.A.:一般约束非凸问题的全局优化方法。J.全球。最佳方案。7(4),337-363(1995)·Zbl 0846.90087号 ·doi:10.1007/BF01099647 [6] Balendra,S.,Bogle,I.D.L.:使用区间全局优化方法对流程求解策略进行比较。摘自:Kraslawski,A.,Turunen,I.(eds.)欧洲计算机辅助过程工程研讨会,第13卷,第23-28页。Elsevier Science B.V.,阿姆斯特丹(2003)·Zbl 0349.90100号 [7] Balendra,S.,Bogle,I.D.L.:《化学工程中的模块化全局优化》,J.Glob。最佳方案。45(1), 169-185 (2009) ·Zbl 1180.90387号 ·doi:10.1007/s10898-009-9401-7 [8] Baliban,R.C.,Elia,J.A.,Misener,R.,Floudas,C.A.:基于热化学的混合煤、生物质和天然气转化为液体燃料的MINLP过程合成模型的全局优化。计算。化学。工程42,64-86(2012)·doi:10.1016/j.compchemeng.2012.03.008 [9] Bendtsen,C.,Stauring,O.:FADBAD++,一个用于自动区分的灵活C++包。2.1版。(2012). http://www.fadbad.com。2016年10月18日访问 [10] Biegler,L.T.:非线性规划:概念、算法和在化学过程中的应用。MOS-SIAM,费城(2010)·兹比尔1207.90004 ·数字对象标识代码:10.1137/1.9780898719383 [11] Biegler,L.T.、Grossmann,I.E.、Westerberg,A.W.:化学工艺设计的系统方法。Prentice Hall PTR,Upper Saddle River(1997年) [12] Biegler,L.T.,Hughes,R.R.:使用顺序模块化模拟器进行路径优化是不可行的。AIChE J.28(6),994-1002(1982)·doi:10.1002/aic.690280615 [13] 转向架,IDL;Byrne,RP;Dzemyda,G.(编辑);Saltenis,V.(编辑);Zilinskas,A.(编辑),《化学工艺流程的全球优化》,33-48(2002),多德雷赫特·Zbl 1211.90331号 ·doi:10.1007/0-306-47648-73 [14] Bompadre,A.,Mitsos,A.:McCormick松弛的收敛速度。J.全球。最佳方案。52(1), 1-28 (2012) ·Zbl 1257.90077号 ·doi:10.1007/s10898-011-9685-2 [15] Bongartz,D.,Mitsos,A.:使用McCormick松弛的不可行路径全局流程优化。摘自:Espuña,a.,Graells,M.,Puigjaner,L.(编辑)第27届欧洲计算机辅助工艺工程研讨会论文集-ESCAPE 27,出版中(2017)·Zbl 1386.90112号 [16] Bracco,S.,Siri,S.:考虑不同目标函数的单级联合燃气-蒸汽发电厂的演习优化。能源35(12),5365-5373(2010)·doi:10.1016/j.energy.2010.07.021 [17] Byrd,R.H.、Nocedal,J.、Waltz,R.A.:KNITRO:非线性优化的集成包。摘自:Di Pillo,G.,Roma,M.(编辑)《大尺度非线性优化》,第35-59页。柏林施普林格出版社(2006)·Zbl 1108.90004号 [18] Byrne,R.P.,Bogle,I.D.L.:使用重新计算和区间分析对约束非凸程序进行全局优化。计算。化学。工程23(9),1341-1350(1999)·doi:10.1016/S0098-1354(99)00295-1 [19] Byrne,R.P.,Bogle,I.D.L.:模块化工艺流程的全局优化。工业工程化学。第39(11)号决议,4296-4301(2000)·doi:10.1021/ie990619d文件 [20] Chachuat,B.:MC++(2.0版):构造、操作和限定可分解函数的工具包。(2014). https://omega-icl.bitbucket.io/mcpp/?。2016年10月18日访问 [21] Chen,J.J.J.:关于对数平均值替换的改进意见。化学。工程科学。42(10), 2488-2489 (1987) ·doi:10.1016/0009-2509(87)80128-8 [22] Diwekar,U.M.,Grossmann,I.E.,Rubin,E.S.:序列模块化模拟器的MINLP过程合成器。工业工程化学。第31(1)号决议,313-322(1992)·doi:10.1021/ie00001a042 [23] Drud,A.S.:CONOPT——大型GRG代码。ORSA J.计算。6(2), 207-216 (1994) ·Zbl 0806.90113号 ·doi:10.1287/ijoc.6.2.207 [24] Edgar,T.F.,Himmelblau,D.M.,Lasdon,L.:化学过程的优化。McGraw-Hill,纽约(2001) [25] Epperly,T.G.W.,Pistikopoulos,E.N.:一种用于全局优化的简化空间分支定界算法。J.全球。最佳方案。11(3),287-311(1997)·Zbl 1040.90567号 ·doi:10.1023/A:1008212418949 [26] Falk,J.E.,Soland,R.M.:可分离非凸规划问题的算法。管理。科学。15(9), 550-569 (1969) ·Zbl 0172.43802号 ·doi:10.1287/mnsc.15.9550个 [27] GAMS开发公司:通用代数建模系统(GAMS)24.8.4版。华盛顿特区(2016) [28] Gunasekaran,S.,Mancini,N.D.,Mitsos,A.:基于膜的氧气燃烧发电厂的优化设计和运行。能源70,338-354(2014)·doi:10.1016/j.energy-2014年4月.008日 [29] Horst,R.,Tuy,H.:《全局优化:确定性方法》,第3版。施普林格,柏林(1996)·Zbl 0867.90105号 ·doi:10.1007/978-3-662-03199-5 [30] 国际商业机器公司:IBM ILOG CPLEX v12.5。纽约州阿蒙克(2009)·Zbl 0846.90087号 [31] Johnson,S.G.:NLopt非线性优化包。http://ab-initio.mit.edu/nlopt。2016年10月18日访问 [32] Jüdes,M.,Tsatsaronis,G.:考虑多个部分负荷运行点的电厂设计优化。摘自:IMECE2007会议记录。ASME国际机械工程大会和博览会。2007年11月11日至15日,华盛顿州西雅图,第217-225页(2007) [33] Kehlhofer,R.、Hannemann,F.、Stirnimann,F、Rukes,B.:联合循环燃气轮机和蒸汽轮机发电厂,第3版。塔尔萨PennWell公司(2009年) [34] Khan,K.A.,Watson,H.A.,Barton,P.I.:不同的McCormick松弛。J.全球。最佳方案。67(4), 687-729 (2017) ·Zbl 1365.49027号 ·doi:10.1007/s10898-016-0440-6 [35] Kocis,G.R.,Grossmann,I.E.:过程综合中非凸混合整数非线性规划(MINLP)问题的全局优化。工业工程化学。第27(8)号决议,1407-1421(1988)·doi:10.1021/ie00080a013 [36] 卡夫:序列二次规划的软件包。技术代表DFVLR-FB 88-28,法国Flugsystem动力研究所,Oberpfafenhofen(1988)·Zbl 0646.90065号 [37] Kraft,D.:算法733:用于优化控制计算的TOMP-Fortran模块。ACM T.数学。柔和。20(3),262-281(1994)·Zbl 0888.65079号 ·doi:10.1145/192115.192124 [38] Locatelli,M.,Schoen,F.:《全局优化:理论、算法和应用》,第15卷。MOS-SIAM,费城(2013)·Zbl 1286.90003号 ·doi:10.1137/1.9781611972672 [39] Manassaldi,J.I.,Arias,A.M.,Scenna,N.J.,Mussati,M.C.,Mussali,S.F.:耦合到两个蒸汽轮机的双压力余热锅炉的优化综合和设计的离散和连续数学模型。能源103,807-823(2016)·doi:10.1016/j.energy.2016.02.129 [40] McCormick,G.P.:可分解非凸程序全局解的可计算性:第一部分-凸低估问题。数学。程序。10, 147-175 (1976) ·Zbl 0349.90100号 ·doi:10.1007/BF01580665 [41] Misener,R.,Floudas,C.A.:ANTIGONE:非线性方程的连续/整数全局优化算法。J.全球。最佳方案。59003-526(2014)·兹比尔1301.90063 ·文件编号:10.1007/s10898-014-0166-2 [42] Mistry,M.,Misener,R.:利用对数平均温差的凸性特性优化换热器网络综合。计算。化学。工程94,1-17(2016)·doi:10.1016/j.compchemeng.2016.07.001 [43] Mitsos,A.,Chachuat,B.,Barton,P.I.:基于McCormick的算法松弛。SIAM J.Optim公司。20(2), 573-601 (2009) ·兹比尔1192.65083 ·doi:10.1137/080717341 [44] Najman,J.,Mitsos,A.:多元McCormick松弛的收敛分析。J.全球。最佳方案。66, 597-628 (2016) ·Zbl 1394.90471号 ·doi:10.1007/s10898-016-0408-6 [45] Najman,J.,Mitsos,A.:换热器网络中LMTD函数的McCormick松弛的收敛阶。摘自:Kravanja,Z.(编辑)第26届欧洲计算机辅助工艺工程研讨会论文集,第1605-1610页(2016)·Zbl 0856.90103号 [46] Quesada,I.,Grossmann,I.E.:换热器网络的全局优化算法。工业工程化学。第32(3)号决议,487-499(1993)·doi:10.1021/ie00015a012 [47] Reneaume,J.M.F.,Koehret,B.M.,Joulia,X.L.:模块化模拟环境中的最优过程综合:混合整数非线性规划问题的新公式。工业工程化学。第34(12)号决议,4378-4394(1995)·doi:10.1021/ie00039a030 [48] Ryoo,H.S.,Sahinidis,N.V.:非凸NLP和MINLP的全局优化及其在工艺设计中的应用。计算。化学。工程19(5),551-566(1995)·doi:10.1016/0098-1354(94)00097-2 [49] Ryoo,H.S.,Sahinidis,N.V.:全局优化的分支与简化方法。J.全球。最佳方案。8(2), 107-138 (1996) ·Zbl 0856.90103号 ·doi:10.1007/BF00138689 [50] Scott,J.K.,Stuber,M.D.,Barton,P.I.:广义McCormick松弛。J.全球。最佳方案。51, 569-606 (2011) ·兹比尔1232.49033 ·doi:10.1007/s10898-011-9664-7 [51] Silveira,J.L.,Tuna,C.E.:热电联产系统优化的热经济分析方法。第一部分计划。能源、燃烧。29(6), 479-485 (2003) ·doi:10.1016/S0360-1285(03)00041-8 [52] Smith,E.M.B.,Pantelides,C.C.:非凸MINLP的全局优化。计算。化学。工程21,S791-S796(1997)·doi:10.1016/S0098-1354(97)87599-0 [53] Smith,E.M.B.,Pantelides,C.C.:非凸MINLP全局优化的符号重定/空间分支定界算法。计算。化学。工程23(4),457-478(1999)·doi:10.1016/S0098-1354(98)00286-5 [54] Stuber,M.D.,Scott,J.K.,Barton,P.I.:隐函数的凸松弛和凹松弛。最佳方案。方法。柔和。30, 424-460 (2015) ·Zbl 1327.65114号 ·doi:10.1080/10556788.2014.924514 [55] Tawarmalani,M.,Sahinidis,N.V.:混合整数非线性程序的全局优化:理论和计算研究。数学。项目。99(3), 563-591 (2004) ·Zbl 1062.90041号 ·doi:10.1007/s10107-003-0467-6 [56] Tawarmalani,M.,Sahinidis,N.V.:全局优化的多面体分支与切割方法。数学。程序。103(2), 225-249 (2005) ·Zbl 1099.90047号 ·doi:10.1007/s10107-005-0581-8 [57] Tsoukalas,A.,Mitsos,A.:多变量McCormick松弛。J.全球。最佳方案。59333-662(2014)·Zbl 1312.90068号 ·doi:10.1007/s10898-014-0176-0 [58] Turton,R.,Bailie,R.C.,Whiting,W.B.:化学过程的分析、合成和设计,第4版。Prentice Hall PTR,Upper Saddle River(2012年) [59] 美国能源信息管理局:美国天然气工业价格。https://www.eia.gov/dnav/ng/hist/n3035us3m.htm。2016年9月6日访问·Zbl 1134.90542号 [60] Valdés,M.,Duran,M.D.,Rovira,A.:使用遗传算法对联合循环燃气轮机发电厂进行热经济优化。申请。热量。工程23(17),2169-2182(2003)·doi:10.1016/S1359-4311(03)00203-5 [61] Wächter,A.,Biegler,L.T.:关于大规模非线性规划的点内滤波器线性搜索算法的实现。数学。程序。106(1), 25-57 (2006) ·Zbl 1134.90542号 ·doi:10.1007/s10107-004-0559-y [62] Wechsung,A.,Barton,P.I.:具有间断性的有界可因子函数的全局优化。J.全球。最佳方案。58(1), 1-30 (2014) ·Zbl 1311.90114号 ·doi:10.1007/s10898-013-0060-3 [63] Wechsung,A.,Scott,J.K.,Watson,H.A.,Barton,P.I.:McCormick松弛的反向传播。J.全球。最佳方案。63(1), 1-36 (2015) ·Zbl 1322.49048号 ·doi:10.1007/s10898-015-0303-6 [64] Zamora,J.M.,Grossmann,I.E.:结构化过程系统模型的连续全局优化。计算。化学。工程22(12),1749-1770(1998)·doi:10.1016/S0098-1354(98)00244-0 [65] Zebian,H.,Mitsos,A.:再生Rankine循环的双夹点准则。能源40(1),258-270(2012)·doi:10.1016/j.energy.2012.01.074 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。