用于确定多目标同时优化最优解的方法及装置与流程

本申请涉及化工领域，具体涉及一种用于确定多目标同时优化最优解的方法及装置、以及机器可读存储介质。

背景技术：

1、对于高能耗的炼油装置，在保证产品质量合格的条件下，如何尽可能的节能降耗成了很多生产/管理人员尤其关心的问题。

2、传统的做法是利用工人的生产经验对装置的生产状况进行初步的判断，并以此给定装置的各操作条件，该方法虽然简单有效，但弊端十分明显。一方面，根据经验得到的操作参数不一定最合理。另一方面，由于要保证产品质量，装置生产/管理人员一般会留下较大的调节余量，这样必然会造成较大的能量损失。

技术实现思路

1、本案发明人发现，求解多目标问题最优解的方法有很多，但求解出来的最优解往往不唯一，更多的时候是一种解集，也就是局部最优解的组合。要想求出绝对最优解，需要设计各参数之间的约束条件，在局部最优解区域找出全局最优解，因此，根据实际需要，设计各参数之间的约束关系显得尤为关键。

2、本申请实施例的目的是提供一种确定多目标同时优化最优解的方法及装置、以及机器可读存储介质。该方法首先设置多目标优化问题及约束条件，求出多目标问题的最优解集，再对各项参数之间的约束关系进行设定，求出最优解集中的绝对最优解。本发明的方法相比过去的方法最大的不同是设定了多目标优化问题的绝对最优解求解方案，该求解方案分为两步，首先，设计多目优化问题的目标函数和约束条件，求出最优解集合；其次，设定函数约束关系式，从最优解集合中找到绝对最优解。该方法极大的弥补了现有多目标最优化求解方法的不足。

3、为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种用于确定多目标同时优化最优解的方法，所述方法包括：收集炼油设备的操作参数数据及在该操作参数数据下所述炼油设备的输出油品内的组分含量数据；将所述操作参数数据及组分含量数据代入至多目标最优化数学表达式，求解关于所述炼油设备的操作参数的最优解集合；以及将所述最优解集合代入设定了各操作参数之间的约束关系的约束条件中，得出关于所述操作参数的绝对最优解，其中该绝对最优解为所述炼油设备的绝对最优操作参数。

4、可选的，在将所述操作参数数据及组分含量数据代入至多目标最优化数学表达式之前，该方法还包括：对所述操作参数数据及组分含量数据进行清洗，剔除缺失、异常、错误以及不完整的数据点，并保证数据在时序上的一一对应。

5、可选的，所述操作参数包含所述炼油设备的反应器各床层平均温度以及该反应器内的反应压力。

6、可选的，所述组分含量包含硫含量和氮含量。

7、可选的，所述多目标最优化数学表达式通过以输出油品内的组分含量的边界值为优化目标、根据所述操作参数而被构建。

8、可选的，所述多目标最优化数学表达式被表示如下：

9、minimize：f(x)＝{f1(t1average)，f2(t2average)，f3(t3average)，f4(p)}

10、subject to：gi(sout，nout)≥0

11、h1(t1average)＝0，h2(t2average)＝0，h3(t3average)＝0，h4(p)＝0

12、li≤xi≤ui，xi＝t1average，t2average，t3average，p

13、其中，t1average、t2average、t3average分别表示所述炼油设备的反应器第一床层、第二床层、第三床层平均温度，p表示所述炼油设备的反应器压力，sout和nout分别表示输出油品内的硫含量和氮含量，f(x)表示优化的目标函数，gi(x)表示约束函数，h(x)表示海森矩阵，li表示操作参数xi的最小值，ui表示操作参数xi的最大值。

14、可选的，所述各操作参数之间的约束关系被表示如下：

15、fk(x*)≤fk(x)

16、

17、d＝{x|gi(x)≥0，i∈[1，m]，hj(x)＝0，j∈[1，2，3，4]}

18、其中，t1average*、t2average*、t3average*、p*分别表示反应器各床层平均温度、反应压力的绝对最优取值，d表示x的解集，x表示待求解操作参数，fk(x)表示所求解参数的pareto前沿函数，fk(x*)表示所求解参数的绝对最优解函数。

19、可选的，所述操作参数数据及在该操作参数数据下所述炼油设备的输出油品内的组分含量数据源自以下三种不同的原料组合之一：

20、1)减压蜡油含量低，焦化蜡油含量高；

21、2)减压蜡油含量居中，焦化蜡油含量居中；以及

22、3)减压蜡油含量高，焦化蜡油含量低。

23、本申请第二方面提供一种用于确定多目标同时优化最优解的装置，所述装置包括：存储器；以及处理器，该处理器被配置为执行上述确定多目标同时优化最优解的方法。

24、本申请第三方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被处理器执行时使得所述处理器被配置成执行上述确定多目标同时优化最优解的方法。

25、本申请第四方面提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时使得所述处理器被配置成执行上述确定多目标同时优化最优解的方法。

26、通过上述技术方案，首先，设计多目优化问题的目标函数和约束条件，求出最优解集合；其次，设定函数约束关系式，从最优解集合中找到绝对最优解。比较引入各操作参数间约束关系前后，该方法极大的弥补了现有多目标最优化求解问题的不足。

27、本申请实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种用于确定多目标同时优化最优解的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述操作参数数据及组分含量数据代入至多目标最优化数学表达式之前，该方法还包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述操作参数包含所述炼油设备的反应器各床层平均温度以及该反应器内的反应压力。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组分含量包含硫含量和氮含量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多目标最优化数学表达式通过以输出油品内的组分含量的边界值为优化目标、根据所述操作参数而被构建。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多目标最优化数学表达式被表示如下：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述各操作参数之间的约束关系被表示如下：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述操作参数数据及在该操作参数数据下所述炼油设备的输出油品内的组分含量数据源自以下三种不同的原料组合之一：

9.一种用于确定多目标同时优化最优解的装置，其特征在于，所述装置包括：

10.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，其特征在于，该指令在被处理器执行时使得所述处理器被配置成执行根据权利要求1-8中任一项权利要求所述的确定多目标同时优化最优解的方法。

技术总结本申请提供一种确定多目标同时优化最优解的方法及装置、以及机器可读存储介质，该方法包括：收集炼油设备的操作参数数据及在该操作参数数据下所述炼油设备的输出油品内的组分含量数据；将所述操作参数数据及组分含量数据代入至多目标最优化数学表达式，求解关于所述炼油设备的操作参数的最优解集合；以及将所述最优解集合代入设定了各操作参数之间的约束关系的约束条件中，得出关于所述操作参数的绝对最优解，其中该绝对最优解为所述炼油设备的绝对最优操作参数。比较引入各操作参数间约束关系前后，发现该方法极大的弥补了现有多目标最优化求解方法的不足。技术研发人员：田旺,秦康,吴昊,李明丰受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15