基于矩阵编码的遗传算法多杂质间歇用水网络优化

叶梦晴，解新安，李璐，李雁

（华南农业大学食品学院，广东 广州 510642）

引 言

我国现在所面临的水资源问题一方面是水资源严重紧缺，另一方面是水资源的浪费和污染。食品工业、造纸工业、精细化工等工业过程不仅是用水大户，同时也是废水排放和环境污染的重要源头[1-2]。间歇过程以其生产过程灵活、易于控制、产品质量稳定等优点而被广泛应用，同时由于其动态性、多路径等特点也使其用水网络的设计更加复杂[3-4]。

针对用水网络优化的方法主要有图解法、数学规划法和智能算法[5]。图解法简单直观，但是无法解决多杂质、需要调度、有工艺限制等较复杂的过程。数学规划法是实现同步优化策略的主要工具，但由于数学模型具有维数多、非凸性和非线性等特性，因此经典数学规划法在求解用水网络优化问题时一般需要对超结构或者约束条件进行处理，在这个处理过程有可能删去最优解，且具体的处理方法需要依据不同的实际问题进行，因此通用性较低[5-7]。随着计算机的发展，智能算法越来越多地被用于各个领域求解大规模非线性优化问题。Luo 等[8]和王猛等[9]将粒子群算法应用到水网络优化设计中； Prakotpol 等[10]、Lavric 等[11]和林瓦妹等[12]将遗传算法应用于用水网络数学模型的求解；都健等[13]将遗传算法嵌入模拟退火算法的内循环中对用水网络进行求解；李凤喜等[14]将队列竞争算法和序列二次规划法进行融合，并用于水网络优化。这些智能算法主要……