计量检定流水线检修计划优化方法研究
这是一篇关于计量检定流水线,检测维修计划,设备退化,资源时间窗,多目标优化的论文, 主要内容为随着我国电力现代化、智慧化建设进程不断加快,国家电网公司在过去的十余年建设了大量电能计量检定流水线,满足了日益增长的电能计量检定需求。鉴于计量检定流水线的重要性,在使用期间进行检测维修以保证其运行质量具有重大的经济和社会意义。因此本文对计量检定流水线的检修计划优化方法开展研究。主要研究内容如下:(1)综合概述检修相关问题的国内外研究现状,以某电力计量中心计量检定流水线为具体研究对象,对计量检定流水线的检修技术要求等各方面内容进行了深入研究分析,总结了现期检修方案的不足。从降低检修、误检成本出发,考虑了设备退化、维修资源时间窗等因素对检修计划的影响,探究了不同检修计划优化方法,并在优化过程中先后利用变邻域搜索、自适应混合变异等方法对模型求解用的NSGA-II算法进行改进。(2)考虑设备退化对检修计划的影响。针对设备退化维修的实际情况,提出考虑设备退化的检修计划优化方法。该方法使用延迟时间描述流水线误差检定装置阶段退化情况,通过Weibull分布表征缺陷概率,利用役龄回退描述不完全维修效果,建立了以最小化检修成本及误检成本为目标的优化模型。并设计了一种混合变邻域与扰动种群的NSGA-II算法进行模型求解。以某计量中心的低压电流互感器检定流水线为实例验证了模型和混合算法的有效性。(3)考虑维修资源时间窗对检修计划优化的影响。根据检测维修计划执行的实际情况出发,在设备退化的基础上考虑了维修资源可用时间窗限制的情况,对计量检定流水线检修计划优化模型进一步完善。针对该问题提出了一种启发式种群初始化、自适应混合变异与变邻域搜索改进的INSGA-II算法。通过实际案例优化结果的对比分析,分别验证了优化方法和优化模型的有效性与可行性。(4)结合电能计量企业的实际需求,设计并开发了计量检定流水线智能监测平台原型系统。系统涵盖计量检定流水线基本信息管理、检测维修计划管理、检定数据管理、检测数据分析判别等功能,为管理者提供了完整、准确的信息,提高了计量检定流水线运行维护的信息化水平。
低渗油井生产参数多目标优化及节能控制研究
这是一篇关于低渗油井,生产参数优化,多目标优化,误差补偿,模型预测控制的论文, 主要内容为我国目前已探明的低渗油气资源储量丰富,后续开发潜力巨大,但低渗油田的开发受地层渗透率低的制约,导致低渗油田的开采效率低下,耗能严重,因此节能降耗技术的研究与应用对低渗油田开发具有重要意义。本文在构建低渗油井开采的多目标优化模型的基础上,以油井生产经济效益为目标进行多目标优化求解,获取低渗油井节能生产参数,依据获取的节能生产参数,基于模型预测控制(MPC)方法实现抽油机系统节能生产控制。本文的主要研究工作为:以单井生产调控为节能控制研究对象,针对低渗油井生产过程中,对生产效益影响较大的产液量收益与能耗成本两大因素,分别构建单井日产液量收益子模型与单井日生产能耗成本子模型;采用高斯混合模型(GMM)对日生产能耗成本子模型进行误差补偿,有效的提高了模型的预测精度;在日产液量收益子模型与日生产能耗成本子模型基础上,综合考虑模型决策变量与约束,基于混联建模方法建立以单井生产效益最大化为目标的总优化目标模型;在优化求解过程中,针对低渗油井生产参数优化目标模型具有的多变量和多目标特点,采用快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对模型进行求解,获取以单井生产经济效益为目标的低渗油井节能生产参数,求解结果表明,该遗传算法对多目标模型求解过程中,求解速度较快,求解质量较高,获取的解集具有多样性,在生产过程中可实时为油井工作制度的制定及开采过程的节能动态控制提供可靠依据。以多目标优化模型解集中的冲次参数作为抽油机系统节能动态控制的最优运行状态轨迹,针对抽油机永磁同步电机的控制需求,基于永磁同步电机的数学模型设计了电流环与速度环双闭环模型预测控制器,并搭建仿真模型进行仿真试验,仿真结果表明,本文设计的双闭环模型预测控制器相较于传统PI控制器对抽油机永磁同步电机进行控制具有更好的响应特性与抗干扰特性,可依据多目标模型的求解结果,实时动态调控抽油机系统生产运行。为验证本文低渗油井生产参数的多目标优化结果,及节能控制方法的有效性,设计并搭建了低渗油井采油控制系统实验平台,并将控制算法嵌入控制器,抽油机试验系统进行节能控制实验。实验结果验证了抽油机双闭环模型预测控制器面对负载突变与动态调控时控制器的响应与抗干扰性能;并将低渗油井采油控制装置在长庆油田某采油厂进行现场安装调试,实际生产监测结果表明,基于本文多目标优化结果的生产参数及节能控制方法更加符合低渗油井开发的实际过程,可显著提升油井生产节能效果及经济效益,对油田的精细化管理及节能生产具有重要意义。
基于FMI联合仿真的轴向柱塞泵智能优化云平台研究
这是一篇关于轴向柱塞泵,过流面积识别,联合仿真,FMI,工业互联网云平台,三维运动可视化,多目标优化的论文, 主要内容为液压泵是工程装备液压系统中的核心动力源,被视为液压系统的“心脏”,其中以高压、高效为特点的轴向柱塞泵目前被广泛用于各大工程机械中,其工作特性将直接影响到整个液压系统的特性。为提升泵的工作质量,同时降低研发周期与成本,在泵的设计过程中就需进行仿真分析与优化设计。同时,随着计算机技术进一步发展,由信息技术与制造业融合而诞生的工业互联网云平台技术已经成为目前的研究热点。本文提出基于点云模型的过流面积识别算法,针对柱塞泵展开联合仿真分析,设计并开发基于云平台主控的联合仿真功能,并集成三维运动可视化功能,同时提出一种CAD-过流面积识别算法-联合仿真的配流盘阻尼槽优化设计方法并于云平台沉淀,为柱塞泵的仿真分析与优化设计提供了支撑工具。本文主要研究内容如下:(1)为解决具有加强筋的多段式配流盘过流面积曲线计算难的问题,本文提出一种基于点云模型的过流面积识别算法,通过配流盘流体域的轮廓模型与缸体腰型槽轮廓模型的布尔运算得出过流面积曲线,并结合圆柱槽理论推导公式修正阻尼槽处的过流面积,该算法简化了复杂配流盘过流面积计算过程,同时作为优化设计的重要组成部分打通了CAD和联合仿真;(2)剖析柱塞泵的动力学模型与柱塞腔压力-流量模型,基于AMESim-Simcenter 3D Motion软件建立柱塞泵联合仿真模型,分析了柱塞泵运动特性、柱塞-滑靴变形程度、柱塞腔以及泵出口压力流量特性等结果。基于Pumplinx软件建立柱塞泵CFD模型,探究柱塞泵压力与空化现象的关系。同时使用上述两种数值模拟方法在不同工况下进行仿真分析,经结果对比验证了对柱塞泵进行宏观研究时,计算资源消耗更少的联合仿真模型同样具有较好的仿真精度。(3)基于工业互联网云平台架构,对FMI接口标准展开研究,采用Jacobi通讯方式设计并开发了基于云平台主控的分布式联合仿真功能。同时对Web可视化技术展开研究,以glb和VTU格式为载体,基于运动体空间位姿表示方法,通过二次开发技术从Simcenter 3D Motion中导出关键的位姿与柔性体数据,实现了基于仿真驱动的三维运动可视化。最后于云平台搭建柱塞泵联合仿真分析模板,对比验证了联合仿真与三维可视化功能结果的准确性。(4)提出一种CAD-过流面积识别算法-联合仿真的配流盘优化设计方法。对NSGA-II多目标优化算法展开研究,并基于配流盘结构提出对应的多目标优化模型。针对NX/UG三维建模软件进行二次开发,得到配流盘参数化建模模型。基于云平台对优化算法-配流盘参数化模型-过流面积识别算法-联合仿真模型-结果后处理等功能进行集成,搭建柱塞泵配流盘多目标优化模板。最后,对多目标优化模型进行求解,使用最小距离法从Pareto前沿面中选取最终解,优化后泵出口流量脉动率降低35.78%,斜盘合力脉动率降低9.85%。
考虑需求不确定的农村电商物流配送优化问题研究
这是一篇关于农村电商物流,车辆路径问题,定向问题,多目标优化,模糊需求,NSGA-Ⅱ算法的论文, 主要内容为随着农村网民数量快速增长和电商平台的普及,农村地区成为电商企业新的争夺市场,农村电商物流作为农村电商的关键环节,也迎来了巨大的发展机遇期。中央各部门不断出台利好政策为农村电商物流的发展保驾护航。在政府政策引导下,物流企业逐步在农村地区布局物流配送网络体系。但由于农村电商物流呈现出的需求量不足、运输距离长等特点,农村地区配送成本居高不下,大多物流企业为保证公司良好运营,目前仅将物流配送服务覆盖到乡镇一级,并未延伸至村落。为打破物流服务网络下沉困难的僵局,多地政府相继出台相关政策和补贴制度,期望推动“快递下乡”工程取得进一步突破。本文通过分析农村电商物流发展现状以及所面临的配送成本高、需求量不足等困境,从企业生存角度出发,结合政府的政策支持和资金补贴,确定其末端配送采用选择部分村落同时取送件的配送模式。在此问题中,物流企业关注的是经营利润,政府关注的是社会效益与公平,因此以配送利润最大化和需求覆盖率最大化为目标,结合车辆路径问题和定向问题,构建了满足车辆负载、服务时间等约束条件的多目标农村电商物流末端配送路径规划模型,并利用NSGA-Ⅱ算法对该模型进行求解。在农村电商物流末端配送路径规划模型的基础上,进一步对需求不确定的情况进行研究,并对模型进行改进优化。首先利用模糊变量对村落配送点的取件需求进行处理,基于模糊可信性理论,引入决策者风险偏好水平,构建含有模糊机会约束的农村电商物流末端配送路径规划模型。针对所构建的模糊机会约束规划模型,通过模糊模拟方法对配送点的实际取货需求进行模拟,并设计了基于模糊模拟的混合NSGA-Ⅱ算法对模型进行求解。通过对云南省红河州蒙自市邮政局走访调查,选取蒙自市草坝镇为案例地区,将构建的模型与设计的算法实际应用于该地区物流配送优化问题中。对于需求量确定的情况,分析政府补贴策略对配送方案的影响,确定合适的补贴策略和配送方案。对于考虑模糊需求的情况,研究决策者主观偏好值对求解结果的影响,确定主观偏好值的最佳取值范围。通过实例研究,为物流企业规划配送方案和政府制定补贴政策提供定量化的参考。本文包含图36幅,表18个,参考文献74篇。
基于NSGA-Ⅱ的多目标绿色工艺规划与作业车间调度集成优化问题研究
这是一篇关于柔性工艺规划,作业车间调度,集成式工艺规划与车间调度,绿色制造,多目标优化,NSGA-Ⅱ的论文, 主要内容为随着全球生态环境的日益严峻,传统制造业逐渐向绿色制造模式转型,绿色制造已经成为制造业的发展趋势。工艺规划与车间调度作为制造系统的重要环节,传统制造系统中串行的制造模式已不能满足当前制造业的需求,在绿色制造的背景下,本文针对多目标绿色工艺规划与作业车间调度集成优化问题(Integrated Process Planning and Scheduling,IPPS)开展了研究。因此本文首先针对多目标绿色IPPS问题的两个子问题,即多目标绿色柔性工艺规划问题(Flexible Process Planning,FPP)、多目标绿色作业车间调度(Job Shop Scheduling Problem,JSP)的优化方法进行了研究,在此研究基础上对多目标绿色FPP方法与多目标绿色JSP方法集成,研究多目标绿色IPPS问题的求解方法。针对多目标绿色FPP问题,建立了多目标绿色FPP优化模型,综合考虑了包含机床负载碳排放、机床启动碳排放、切削液碳排放以及运输工具碳排放的影响因素,并根据车间的实际情况对其中机床启动次数进行了设计。针对建立的模型,提出了基于NSGA-Ⅱ的求解方法,采用基于非支配等级和拥挤距离的适应度评价方法处理多个优化目标。设计了多目标绿色FPP问题测试实例,并对实例进行求解,计算结果验证了该模型和求解方法的有效性。针对多目标绿色JSP问题,以最大完工时间最小、总碳排放量最少、总拖期时间最小为优化目标,建立了多目标优化模型,提出了基于改进NSGA-Ⅱ的多目标绿色JSP求解方法,设计了基于N5邻域结构及非支配关系的个体局部搜索策略,使用15组实例分别对改进NSGA-Ⅱ与NSGA-Ⅱ进行测试,通过结果对比验证了改进NSGA-Ⅱ对于求解多目标绿色JSP问题的有效性。在上述研究基础上,以最大完工时间最小、总碳排放量最少、总拖期时间最小为优化目标,建立了多目标绿色IPPS问题的优化模型,提出了基于改进NSGA-Ⅱ的多目标绿色IPPS问题两阶段求解框架,设计了三种求解总流程分别对该问题进行求解;由于多目标绿色IPPS基准测试实例的缺乏,设计了21组问题实例;经试验测试确定求解总流程三最优,采用正交试验法确定了最优总流程中各参数的数值;最后,通过对其他实例的求解,验证了提出方法的有效性。结合以上的研究成果,根据某电池包装机生产车间存在的多目标绿色IPPS问题,将本文的研究成果应用于实际车间的生产。
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