Designoptimierung chemischer Prozesse mit memetischen Algorithmen am Beispiel einer reaktiven Rektifikationskolonne mit optionalem Außenreaktor:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
2014
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| Schriftenreihe: | Schriftenreihe des Lehrstuhls für Systemdynamik und Prozessführung
2014,3 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 PROBLEMSTELLUNG 1
1.2 ZIELSETZUNG 2
1.3 GLIEDERUNG 4
2 GRUNDLAGEN: OPTIMIERUNG 7
2.1 ALLGEMEINE PROBLEMSTELLUNG 8
2.2 OPTIINALITAETSKRITERIEN 9
2.3 OPTIMIERUNGSMETHODEN 11
2.3.1 MATHEMATISCHE PROGRAMMIERUNG 11
2.3.2 HEURISTISCHE METHODEN 16
2.3.3 HYBRIDE METHODEN 26
3 GRUNDLAGEN: DESIGNOPTIMIERUNG CHEMISCHER PROZESSE 29
3.1 AUFBAU CHEMISCHER PROZESSE 30
3.2 ENTWICKLUNG CHEMISCHER PROZESSE 30
3.3 DESIGNOPTIMIERUNG 31
3.3.1 SYSTEMATISCHE LOESUNGSANSAETZE 32
3.3.2 SUPERSTRUKTUROPTIMIERUNG 33
4 EIN MEMETISCHER ALGORITHMUS ZUR DESIGNOPTIMIERUNG 37
4.1 DAS MEMETISCHE KONZEPT 38
4.1.1 STRUKTUR DES MEMETISCHEN ALGORITHMUS 38
4.1.2 POLYLITHISCHE MODELLIERUNG 39
4.1.3 RESTRIKTIONSBEHANDLUNG 40
4.2 STAND DER FORSCHUNG UND EINORDNUNG DER VORLIEGENDEN ARBEIT 41
4.3 VORGEHENSWEISE 44
4.4 VARIANTEN DES MA 46
I
HTTP://D-NB.INFO/1059365138
II
INHALTSVERZEICHNIS
5 REFERENZALGORITHMEN 47
5.1 CONOPT 47
5.2 OQNLP/CONOPT 47
5.3 SBB/CONOPT 48
5.4 SBB/OQNLP / CONOPT 49
6 FALLBEISPIEL 51
6.1 DESIGNOPTIMIERUNG REAKTIVER REKTIFIKATIONSKOLONNEN 51
6.1.1 REAKTIVE REKTIFIKATIONSKOLONNEN -51
6.1.2 PROBLEMSTELLUNG 53
6.1.3 MODELLIERUNG 54
6.2 FALLBEISPIEL: MTBE-KOLONNE MIT OPTIONALEM AUSSENREAKTOR 61
6.2.1 MODELLIERUNG 61
6.2.2 VARIANTEN DER MTBE-MODELLE 63
6.2.3 GROESSE DER MODELLE 64
7 KONTINUIERLICHE DESIGNOPTIMIERUNG 65
7.1 KOMPONENTEN DES MA 66
7.1.1 REPRAESENTATION 66
7.1.2 INITIALISIERUNG 67
7.1.3 MUTATION 67
7.1.4 REPARATUR 68
7.1.5 SELEKTION 68
7.1.6 TABUZONEN 70
7.2 EVALUATION 70
7.2.1 TESTUMGEBUNG UND IMPLEMENTIERUNG 71
7.2.2 EINSTELLUNG DES MA 72
7.2.3 VERGLEICH MIT DEM REFERENZALGORITHMUS 74
7.2.4 ANALYSE DES MTBE-PROBLEMS 77
7.3 ZUSAMMENFASSUNG 78
8 DESIGNOPTIMIERUNG MIT STRUKTURELLEN BESCHRAENKUNGEN 81
8.1 VARIANTEN DES MA 81
8.1.1 MA
N
LPI 81
8.1.2 MANLP-CFI 82
8.1.3 MANLP-CF2 82
INHALTSVERZEICHNIS III
8.2 ERWEITERUNG DES MA 83
8.2.1 REPRAESENTATION 83
8.2.2 INITIALISIERUNG 84
8.2.3 MUTATION 85
8.2.4 SELEKTION 85
8.2.5 FITNESSFUNKTION 86
8.2.6 REPARATUR 86
8.3 EVALUATION 87
8.3.1 SUCHRAUMANALYSE 87
8.3.2 TESTUNIGEBUNG 88
8.3.3 NUMERISCHE ERGEBNISSE 89
8.4 ZUSAMMENFASSUNG 90
9 DESIGNOPTIMIERUNG EINER OPERATIONSEINHEIT 93
9.1 ERWEITERUNG DES MA 94
9.1.1 REPRAESENTATION 94
9.1.2 INITIALISIERUNG 95
9.1.3 REKOMBINATION 95
9.1.4 MUTATION 99
9.1.5 REPARATUR 101
9.2 EVALUATION 102
9.2.1 SUCHRAUMANALYSE 102
9.2.2 EINSTELLUNG DES MA 103
9.2.3 VERGLEICH MIT DEN REFERENZALGORITHMEN 107
9.3 ZUSAMMENFASSUNG 116
10 DESIGNOPTIMIERUNG MIT OPTIONALEN OPERATIONSEINHEITEN 117
10.1 ERWEITERUNG DES MA 118
10.1.1 REPRAESENTATION 118
10.1.2 INITIALISIERUNG 119
10.1.3 REKOMBINATION 121
10.1.4 BEHANDLUNG OPTIONALER OPERATIONSEINHEITEN BEI DER MUTATION .
123
10.1.5 MUTATION 125
10.1.6 REPARATUR 128
10.2 INITIALISIERUNG DER MODELLVARIABLEN IM SIMULATIONSMODELL 130
10.3 EVALUATION 131
IV INHALTSVERZEICHNIS
10.3.1 SUCHRAUMANALYSE 131
10.3.2 EINSTELLUNG DES MA 133
10.3.3 VERGLEICH MIT DEN REFERENZALGORITHMEN 135
10.4 ZUSAMMENFASSUNG 147
11 ANALYSE UND BEWERTUNG 149
11.1 ANALYSE UND VERGLEICH DER SUCHRAEUME 150
11.1.1 BETRACHTUNG DER MTBE-KOLONNE OHNE AUSSENREAKTOR 150
11.1.2 BETRACHTUNG DES GESAMTEN FALLBEISPIELS 152
11.2 ANALYSE DES MA 155
11.2.1 EINFLUSS DER DIMENSIONEN DES SUCHRAUMS UND DER EXISTENZ DISKRETER
VARIABLEN 155
11.2.2 EINFLUSS DER LOKALEN SUCHE 157
11.2.3 EINFLUSS DER POLYLITHISCHEN MODELLIERUNG 160
11.3 BEWERTIMG DES KONZEPTES 162
11.3.1 ANALYSE DER ERGEBNISSE VON SBB/CONOPT 163
11.3.2 ANALYSE DER ERGEBNISSE VON SBB/OQNLP/CONOPT 164
11.3.3 ANALYSE DER ERGEBNISSE DES MA 166
11.3.4 VERGLEICH UND BEWERTUNG DER ALGORITHMEN 167
11.4 ZUSAMMENFASSUNG 167
12 SCHLUSSFOLGERUNGEN 169
12.1 ZUSAMMENFASSUNG 169
12.2 AUSBLICK 172
A DETAILLIERTE ERGEBNISSE 175
A.L KONTINUIERLICHE DESIGNOPTIMIERUNG 175
A.2 DESIGNOPTIMIERUNG EINER OPERATIONSEINHEIT 184
A.2.1 MTBE-PROBLEM OHNE STRUKTURELLE BESCHRAENKUNGEN (MTBEMINLP)
* 184
A.2.2 MTBE-PROBLEM MIT STRUKTURELLEN BESCHRAENKUNGEN
(MTBEMINLP-CFI) 185
A.3 DESIGNOPTIMIERUNG OPTIONALER OPERATIONSEINHEITEN 187
A.3.1 MTBE-PROBLEM OHNE STRUKTURELLE BESCHRAENKUNGEN
(MTBE.CSTRMINLP) 187
A.3.2 MTBE-PROBLEM MIT STRUKTURELLEN BESCHRAENKUNGEN
(MTBE-CSTRMINLP-CFI ) 188
INHALTSVERZEICHNIS
V
B BESCHLEUNIGUNG DER SIMULATION 193
B.L LOCKERUNG DER ZULAESSIGKEITSTOLERANZ 193
B.2 INITIALISIERUNG DER MODELLVARIABLEN IM SIMULATIONSMODELL 194
B.3 ZUSAMMENFASSUNG 196
C MODELLIERUNG DER STOFFDATEN UND DER KINETISCHEN PARAMETER 197
D VARIANTEN DES MEMETISCHEN ALGORITHMUS 199
E NOMENKLATUR 201
LITERATURVERZEICHNIS 207 |
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| spelling | Urselmann, Maren 1977- Verfasser (DE-588)1063072387 aut Designoptimierung chemischer Prozesse mit memetischen Algorithmen am Beispiel einer reaktiven Rektifikationskolonne mit optionalem Außenreaktor Maren Urselmann Aachen Shaker 2014 XV, 217 S. Ill., graph. Darst. txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Schriftenreihe des Lehrstuhls für Systemdynamik und Prozessführung 2014,3 Zugl.: Dortmund, Techn. Univ., Diss., 2013 Nichtlineare Optimierung (DE-588)4128192-5 gnd rswk-swf Memetischer Algorithmus (DE-588)4625421-3 gnd rswk-swf Gemischt-ganzzahlige Optimierung (DE-588)4156566-6 gnd rswk-swf Rektifizierkolonne (DE-588)4134977-5 gnd rswk-swf Chemische Verfahrenstechnik (DE-588)4069941-9 gnd rswk-swf Reaktivdestillation (DE-588)4491776-4 gnd rswk-swf Prozessentwicklung Technik (DE-588)4278925-4 gnd rswk-swf Prozessoptimierung (DE-588)4176074-8 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Chemische Verfahrenstechnik (DE-588)4069941-9 s Prozessentwicklung Technik (DE-588)4278925-4 s Rektifizierkolonne (DE-588)4134977-5 s Reaktivdestillation (DE-588)4491776-4 s Prozessoptimierung (DE-588)4176074-8 s Gemischt-ganzzahlige Optimierung (DE-588)4156566-6 s Nichtlineare Optimierung (DE-588)4128192-5 s Memetischer Algorithmus (DE-588)4625421-3 s DE-604 Schriftenreihe des Lehrstuhls für Systemdynamik und Prozessführung 2014,3 (DE-604)BV035738045 2014,3 X:MVB text/html http://deposit.dnb.de/cgi-bin/dokserv?id=4798067&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm Inhaltstext DNB Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=027733294&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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