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專(zhuān)利類(lèi)型：

發(fā)明公開(kāi)

申請(qǐng)(專(zhuān)利)號(hào)：

CN202411891624.7

申請(qǐng)日：

2024-12-20

申請(qǐng)公布號(hào)：

CN119761034A

申請(qǐng)公布日：

2025-04-04

申請(qǐng)人：

東北大學(xué)

地址：

110819 遼寧省沈陽(yáng)市和平區(qū)文化路3號(hào)巷11號(hào)

發(fā)明人：

唐立新; 郎勁; 趙勝楠; 張顏顏; 夏瑞東; 許文濤

專(zhuān)輯：

信息科技

專(zhuān)題：

計(jì)算機(jī)軟件及計(jì)算機(jī)應(yīng)用

主分類(lèi)號(hào)：

G06F30/20

分類(lèi)號(hào)：

G06F30/20;G06Q10/0631;G06Q50/04;G06F111/04

國(guó)省代碼：

21

頁(yè)數(shù)：

26

代理機(jī)構(gòu)：

沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司

代理人：

李梁

主權(quán)項(xiàng)：

1.一種鋼鐵企業(yè)氧氣系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型構(gòu)建及求解方法,其特征在于,包括：步驟1：建立鋼鐵企業(yè)氧氣系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度模型,并考慮生產(chǎn)實(shí)際約束條件,所述優(yōu)化調(diào)度模型包括生產(chǎn)實(shí)際約束條件和優(yōu)化氧氣系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù),所述生產(chǎn)實(shí)際約束條件包括空分機(jī)組和氣化器機(jī)組的氧氣產(chǎn)量上下限約束、空分機(jī)組和氣化器機(jī)組的爬坡約束、空分機(jī)組開(kāi)關(guān)機(jī)約束、儲(chǔ)存系統(tǒng)相關(guān)約束和氧氣系統(tǒng)物料平衡約束；步驟2：通過(guò)拉格朗日乘子向量{λ-t},{μ-t},將氧氣系統(tǒng)物料平衡約束松弛到目標(biāo)函數(shù)中,生成拉格朗日松弛問(wèn)題,并記為(LR),構(gòu)建拉格朗日對(duì)偶問(wèn)題,記為(LD),所述拉格朗日對(duì)偶問(wèn)題為拉格朗日松弛問(wèn)題的最大值；對(duì)于給定的乘子向量{λ-t},{μ-t},將拉格朗日松弛問(wèn)題(LR)分解為空分機(jī)組子問(wèn)題、氣化器機(jī)組子問(wèn)題和存儲(chǔ)系統(tǒng)子問(wèn)題；步驟3：計(jì)算空分機(jī)組子問(wèn)題、氣化器機(jī)組子問(wèn)題和存儲(chǔ)系統(tǒng)子問(wèn)題的解,進(jìn)而得到調(diào)度計(jì)劃表,所述調(diào)度計(jì)劃表包括空分機(jī)組和氣化器機(jī)組的開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)間,以及空分機(jī)組的氣態(tài)氧氣的產(chǎn)量和液態(tài)氧氣的產(chǎn)量,以及氣化器機(jī)組的氣態(tài)氧氣的產(chǎn)量；步驟3.1：設(shè)置初始迭代次數(shù)、λ-t,μ-t的初始值和迭代次數(shù)最大值,對(duì)拉格朗日對(duì)偶問(wèn)題的對(duì)偶函數(shù)值進(jìn)行初始化,將初始迭代次數(shù)作為當(dāng)前迭代次數(shù),將λ-t的初始值作為λ-t的當(dāng)前值,將μ-t的初始值作為μ-t當(dāng)前值,將初始的拉格朗日對(duì)偶問(wèn)題的對(duì)偶函數(shù)值作為拉格朗日對(duì)偶問(wèn)題的當(dāng)前對(duì)偶函數(shù)值；步驟3.2：求解空分機(jī)組子問(wèn)題、氣化器機(jī)組子問(wèn)題和存儲(chǔ)系統(tǒng)子問(wèn)題；步驟3.3：將空分機(jī)組子問(wèn)題的解、氣化器機(jī)組子問(wèn)題的解和存儲(chǔ)系統(tǒng)子問(wèn)題的解作為拉格朗日松弛問(wèn)題的解,進(jìn)而計(jì)算拉格朗日松弛問(wèn)題的數(shù)值,在當(dāng)前迭代次數(shù)的松弛問(wèn)題的數(shù)值和當(dāng)前對(duì)偶函數(shù)值中,獲取數(shù)值最大的一個(gè)作為新的當(dāng)前對(duì)偶函數(shù)值,并將新的當(dāng)前對(duì)偶函數(shù)值作為目標(biāo)函數(shù)的下界；步驟3.4：在設(shè)定好調(diào)度時(shí)間的情況下,將拉格朗日松弛問(wèn)題的解作為初始解,采用啟發(fā)式算法將初始解轉(zhuǎn)化為優(yōu)化調(diào)度模型的可行解,以獲得空分機(jī)組和氣化器機(jī)組的啟停序列；步驟3.5：根據(jù)所述啟停序列,使用GUROBI建立模型并求解,得到當(dāng)前迭代次數(shù)下的調(diào)度計(jì)劃表；步驟3.6：根據(jù)可行解和目標(biāo)函數(shù),計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值,將目標(biāo)函數(shù)值作為目標(biāo)函數(shù)的上界；步驟3.7：計(jì)算當(dāng)前迭代次數(shù)k的對(duì)偶間隙GAP,判斷對(duì)偶間隙GAP是否小于預(yù)設(shè)閾值,在對(duì)偶間隙GAP小于設(shè)定值的情況下,輸出當(dāng)前迭代次數(shù)下的調(diào)度計(jì)劃表；在對(duì)偶間隙GAP不小于設(shè)定值的情況下,執(zhí)行步驟3.8；步驟3.8：判斷當(dāng)前迭代次數(shù)是否小于或等于迭代次數(shù)最大值,在當(dāng)前迭代次數(shù)大于迭代次數(shù)最大值的情況下,輸出當(dāng)前迭代次數(shù)下的調(diào)度計(jì)劃表；在當(dāng)前迭代次數(shù)小于或等于迭代次數(shù)最大值的情況下,當(dāng)前迭代次數(shù)加一,并執(zhí)行步驟3.9；步驟3.9：采用次梯度算法,對(duì)拉格朗日乘子進(jìn)行更新,返回執(zhí)行步驟3.2。

摘要：

本發(fā)明提供了一種鋼鐵企業(yè)氧氣系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型構(gòu)建及求解方法,涉及工業(yè)信息技術(shù)領(lǐng)域,建立了鋼鐵企業(yè)氧氣系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型,考慮了氧氣需求約束、機(jī)組生產(chǎn)工藝約束、最小開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)間約束和爬坡約束。該模型決策每個(gè)時(shí)段內(nèi)各機(jī)組的生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)及氧氣產(chǎn)量,以降低氧氣系統(tǒng)總運(yùn)行成本。根據(jù)模型特點(diǎn),設(shè)計(jì)了拉格朗日松弛算法進(jìn)行求解。該方法通過(guò)拉格朗日乘子將物料平衡約束松弛到目標(biāo)函數(shù)中,將原問(wèn)題分解為空分機(jī)組子問(wèn)題、氣化器機(jī)組子問(wèn)題和存儲(chǔ)系統(tǒng)子問(wèn)題。為了加快子問(wèn)題求解速度,提出了最優(yōu)性質(zhì)加速策略,設(shè)計(jì)了次梯度算法,并提出了乘子更新策略。本發(fā)明可以顯著降低氧氣的放散,降低氧氣系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用,保證氧氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。