化工過程優(yōu)化

內(nèi)容概要

　　本書介紹了化工過程優(yōu)化的基本理論和實(shí)際操作，通過圖形化方法和緊密聯(lián)系工業(yè)實(shí)際的案例分析，由淺入深地介紹了實(shí)用的化工優(yōu)化技術(shù)和相關(guān)軟件?！　”緯扇糠纸M成：第一部分描述了優(yōu)化問題的組成因素和建模方法；第二部分詳細(xì)介紹了最優(yōu)化技術(shù)的基本原理和計(jì)算基礎(chǔ)，包括最優(yōu)化技術(shù)的基本概念、一維搜索方法、無約束最優(yōu)化、線性規(guī)劃的理論及其軟件、非線性規(guī)劃的理論及其相關(guān)軟件、混合整型規(guī)劃問題及離散過程的最優(yōu)化、全局優(yōu)化方法等；第三部分利用工業(yè)實(shí)際案例說明了如何應(yīng)用上述最優(yōu)化方法，案例涉及流體流動(dòng)與傳熱、分離過程、反應(yīng)器設(shè)計(jì)和工廠設(shè)計(jì)等領(lǐng)域?！　”緯m用于化工專業(yè)本科生、研究生，可作為最優(yōu)化或過程設(shè)計(jì)課程的教材。此外，本書還適用于個(gè)人研究、工業(yè)實(shí)踐、工業(yè)小型課程和其他繼續(xù)教育課程。

書籍目錄

目錄第一部分問題的建立第1章優(yōu)化問題的本質(zhì)和組成21?1概述21?2優(yōu)化的作用21?3優(yōu)化的范圍和層次31?4優(yōu)化應(yīng)用的例子51?5優(yōu)化問題的基本特性81?6求解優(yōu)化問題的一般過程111?7優(yōu)化的障礙16習(xí)題17參考文獻(xiàn)23補(bǔ)充文獻(xiàn)24第2章優(yōu)化模型的開發(fā)252?1模型的分類272?2建立模型的步驟302?3選擇函數(shù)回歸經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)312?3?1如何確定模型的形式322?3?2用最小二乘法擬合模型372?4正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)412?5自由度442?6模型中不等式和等式約束的例子46習(xí)題48參考文獻(xiàn)54補(bǔ)充文獻(xiàn)55第3章目標(biāo)函數(shù)的建立563?1經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)563?2目標(biāo)函數(shù)中貨幣的時(shí)間價(jià)值613?3收益率的度量標(biāo)準(zhǔn)67習(xí)題69參考文獻(xiàn)74補(bǔ)充文獻(xiàn)74第二部分最優(yōu)化理論和方法第4章最優(yōu)化的基本概念764?1函數(shù)的連續(xù)性764?2非線性規(guī)劃（NLP）的問題描述784?3凸性及其應(yīng)用814?4目標(biāo)函數(shù)二次逼近形式的詳解864?5無約束函數(shù)極值的必要和充分條件88習(xí)題91參考文獻(xiàn)98補(bǔ)充文獻(xiàn)98第5章無約束函數(shù)的最優(yōu)化：一維搜索995?1優(yōu)化單變量函數(shù)的數(shù)值方法1005?2掃描和鎖定范圍的過程1015?3一維搜索的牛頓法和擬牛頓法1015?3?1牛頓法1025?3?2導(dǎo)數(shù)的有限差分近似值1035?3?3擬牛頓法1035?4多項(xiàng)式近似法1075?4?1二次插值法1075?4?2三次插值法1095?5如何將一維搜索應(yīng)用于多維問題1115?6一維搜索方法的評價(jià)113習(xí)題113參考文獻(xiàn)116補(bǔ)充文獻(xiàn)116第6章無約束多參數(shù)的最優(yōu)化1186?1只使用函數(shù)值的方法1196?1?1隨機(jī)搜索1196?1?2格點(diǎn)搜索1196?1?3單變量搜索1196?1?4單純形搜索法1206?1?5共軛搜索方向1216?1?6小結(jié)1226?2使用一階導(dǎo)數(shù)的方法1226?2?1最速下降法1236?2?2共軛梯度法1256?3牛頓法1276?3?1迫使Hessian矩陣正定1316?3?2沿搜索方向的運(yùn)動(dòng)1326?3?3終止1346?3?4安全牛頓法1346?3?5導(dǎo)數(shù)值的計(jì)算1346?4擬牛頓法134習(xí)題136參考文獻(xiàn)142補(bǔ)充文獻(xiàn)143第7章線性規(guī)劃（LP）及其應(yīng)用1447?1線性問題的幾何學(xué)1447?2線性規(guī)劃的基本定義及解1467?3單純形算法 1517?4阻擋層方法1577?5靈敏度分析1577?6混合整型線性規(guī)劃1587?7LP軟件1587?8用EXCEL處理器電子表格公式求解運(yùn)輸問題1597?9網(wǎng)絡(luò)流及其分配問題164習(xí)題165參考文獻(xiàn)172補(bǔ)充文獻(xiàn)173第8章有約束非線性規(guī)劃1748?1直接代入法1748?2局部極值的一階必要條件1758?2?1只含等式約束的問題1788?2?2只含不等式約束的問題1798?2?3包含等式和不等式約束的問題1828?3二次規(guī)劃1868?4罰函數(shù)、障礙和增廣拉格朗日方法1888?5序貫線性規(guī)劃1938?6序貫二次規(guī)劃1998?7廣義簡約梯度法2028?8NLP方法相關(guān)的優(yōu)缺點(diǎn)2098?9商業(yè)化NLP軟件2108?9?1獨(dú)立操作或嵌入式的優(yōu)化器2118?9?2電子表格優(yōu)化器2128?9?3代數(shù)模型化系統(tǒng)2138?10NLP軟件的應(yīng)用2138?10?1導(dǎo)數(shù)的估算：關(guān)鍵和問題2138?10?2當(dāng)NLP算法不“工作”時(shí)，需要做什么215習(xí)題216參考文獻(xiàn)230補(bǔ)充文獻(xiàn)231第9章混合整型規(guī)劃2329?1問題的建立2329?2使用LP松弛的分支界限法2349?3用分支界限法求解混合整型線性規(guī)劃(MINLP)問題2399?4用外推近似法求解混合整型非線性規(guī)劃（MINLP）問題2459?5最小整型規(guī)劃問題的其他分解方法2469?6分離規(guī)劃246習(xí)題247參考文獻(xiàn)253補(bǔ)充文獻(xiàn)253第10章帶有連續(xù)和離散變量的全局最優(yōu)化問題25510?1全局最優(yōu)化方法25510?2平滑最優(yōu)化問題25610?3分支界限法25710?4多起點(diǎn)方法25910?5啟發(fā)式搜索方法26010?5?1啟發(fā)式搜索26110?5?2禁止搜索26210?5?3模擬退火法26610?5?4遺傳及進(jìn)化算法26810?5?5在高級Excel規(guī)劃求解程序中使用進(jìn)化算法27010?5?6分散搜索27210?6用于全局最優(yōu)化的其他軟件275參考文獻(xiàn)275補(bǔ)充文獻(xiàn)276第三部分優(yōu)化的應(yīng)用第11章傳熱和能量守恒281例11?1廢熱回收的優(yōu)化282例11?2管殼式換熱器的設(shè)計(jì)優(yōu)化284例11?3多效蒸發(fā)器的優(yōu)化290例11?4鍋爐/渦輪發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化294參考文獻(xiàn)297補(bǔ)充文獻(xiàn)298第12章分離過程299例12?1傳統(tǒng)板式精餾塔的最優(yōu)設(shè)計(jì)和操作300例12?2液液萃取柱中的最優(yōu)化流速304例12?3通過非線性回歸擬合汽液平衡數(shù)據(jù)306例12?4確定板式塔的最優(yōu)回流比307參考文獻(xiàn)310補(bǔ)充文獻(xiàn)311第13章流體流動(dòng)系統(tǒng)312例13?1最優(yōu)管徑312例13?2最小壓縮功314例13?3固定床過濾器的經(jīng)濟(jì)性操作316例13?4氣體輸送網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)設(shè)計(jì)318參考文獻(xiàn)325補(bǔ)充文獻(xiàn)325第14章化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和操作326例14?1利用線性規(guī)劃優(yōu)化熱裂解反應(yīng)器328例14?2氨反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)331例14?3采用序貫二次規(guī)劃法（SQP）求解烷基化過程333例14?4預(yù)測蛋白質(zhì)的折疊336例14?5用于薄膜制備的低壓化學(xué)氣相沉淀反應(yīng)器的優(yōu)化339例14?6通過混合整型非線性規(guī)劃（MINLP）進(jìn)行反應(yīng)的合成344參考文獻(xiàn)348補(bǔ)充文獻(xiàn)349第15章大型工廠設(shè)計(jì)和操作中的最優(yōu)化35015?1過程模擬器和最優(yōu)化編碼35115?2使用面向方程過程模擬器的最優(yōu)化35615?3使用基于模塊模擬器的最優(yōu)化36415?3?1序貫?zāi)K法36615?3?2聯(lián)立模塊法36815?3?3導(dǎo)數(shù)的計(jì)算36915?4總結(jié)370參考文獻(xiàn)370補(bǔ)充文獻(xiàn)372第16章過程工業(yè)中的綜合計(jì)劃、進(jìn)度安排和控制37316?1工廠優(yōu)化的層次37316?2計(jì)劃和進(jìn)度安排37516?2?1計(jì)劃37616?2?2進(jìn)度安排37916?3工廠范圍內(nèi)的管理與優(yōu)化38416?4單元管理與控制38616?5過程的檢驗(yàn)與分析391參考文獻(xiàn)394補(bǔ)充文獻(xiàn)395附錄397附錄A相關(guān)數(shù)學(xué)問題匯總397A?1定義397A?2矩陣的基本運(yùn)算398A?3線性無關(guān)與行運(yùn)算404A?4解線性方程組406A?5特征值和特征向量408習(xí)題409參考文獻(xiàn)411補(bǔ)充文獻(xiàn)411附錄B成本估算412B?1投資成本412B?2操作成本416B?3考慮通貨膨脹的影響417B?4在經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)中預(yù)測總收入419B?5項(xiàng)目評估420參考文獻(xiàn)429符號說明430索引433

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