剛性路面設計

[拼音]：xitong youhua

[英文]：system optimization

對於系統結構已知的化工系統進行優化，即確定其最優操作引數。它是化工系統工程的核心內容。化工過程通常由若干單元組成，這些系統按單元間結合的方式可分為串聯(多級)系統和複雜系統。在串聯絡統中，前一個單元的輸出是後一個單元的輸入。串聯絡統的例子有多級萃取過程以及級間冷卻的多級絕熱固定床反應器的操作過程等。所有其他非串聯絡統，都稱為複雜系統。例如為了充分利用某種未全部轉化的物料，往往有迴圈迴路；同時由於工藝上的需要，在化工流程中還往往會出現支路及並聯迴路等，這些都是複雜系統。

到目前為止，運用現代控制理論，藉助動態規劃及離散最小值原理，串聯絡統的優化問題已經能夠解決。但是對於複雜系統來說，雖然理論上可將任意複雜系統作為一個整體進行優化，但事實上由於決策變數（如控制變數或設計變數）的數目龐大，再加上各個單元之間有著比較複雜的聯結關係，複雜系統的優化問題還較難解決，然而這也恰恰是實踐上有待解決的迫切問題。

近十年來，隨著大系統理論的發展，應用二等級分解法處理複雜化工系統的優化問題受到了人們的重視。所謂二等級分解法，就是先把一個複雜系統分解為若干規模較小的子系統，第一等級處理各個子系統的區域性最優化問題；第二等級為協調中心，它調整某些可調變數（協調變數），在各個子系統之間進行協調，使它們的區域性最優解逐次逼近整個系統的最優解。大系統的分解必須遵循下述原則：即對於第k個子系統而言，若它與其餘的子系統互相聯絡的各變數分別固定在規定數值上，則第k個子系統可單獨進行優化處理，稱為分解原理。例如現有一個業已排列好的換熱器系統（見圖），

為使該系統在給定負荷條件下所需總傳熱面積為最小，需要進行最優設計計算。此時整個系統可按兩個熱流體的走向劃分成如圖所示的兩個子系統，協調變數為t1、t2、t3，然後根據前述步驟可實現該系統的優化設計。設z為各個子系統之間的聯結向量（協調向量），ui為第i個子系統的決策向量。當取z為有限值時，各個子系統的區域性最優解ui就可表示成z的函式ui(z)，然後將這個資訊送至所謂的協調中心，在那裡判斷它是否滿足整體最優解的條件。如果不滿足，就在協調中心進行調整，再把修正後的z值送回到各個子系統。如此往返，逐次調整，直至趨於系統的最優解。

參考書目

高鬆武一郎等著，張能力、沈靜珠譯：《化工過程系統工程》，化學工業出版社，北京，1981。（高鬆武一郎など著：《ブロャスシステム》，日刊工業新聞社，東京，1972。）