中文摘要：

大规模过程系统的综合与集成问题一般可归结为非凸的非线性规划和混合整数非线性规划问题，有效地求解这些问题的全局最优解至今仍然是一个难题。本项目提出用列队竞争算法求解大规模的分离网路综合、质量集成和多周期公用工程综合几个难题的全局最优解。重点研究在连续变量空间和整数变量空间中，在时间和空间多维方向上，使全局搜索与局部搜索达到均衡、个体之间的竞争与协助达到统一的运行机制和策略，以同时提高全局解的质量和搜索速率。通过本项目的研究，欲在求解大规模分离网路综合、质量集成和多周期公用工程系统综合方面取得新进展，同时，展现列队竞争算法解大规模复杂过程系统综合与集成问题的潜在优势和良好应用前景。

结论摘要：

大规模过程系统的综合与集成问题一般可归结为非凸的非线性规划和混合整数非线性规划问题，有效地求解这些问题的全局最优解至今仍然是一个难题。本项目提出用列队竞争算法求解大规模的分离网路综合、质量集成和多周期公用工程综合，取得了如下的研究进展。 对分离网络综合问题的求解，提出了一个基矩阵和基矩阵集合的概念，据此可将分离网络的求解过程转化为基矩阵的组合优化问题。用本方法建立的优化模型，优化变量可大幅减少。实例证明，对大规模分离网络的求解，本方法比其它方法具有明显的优势。 对多组分的质量交换网络问题的研究，提出了基于组分区间法和无分流的质量交换网络超结构描述方法，建立了以操作费用最少为目标的混合整数非线性规划模型。设计了整数变量进行相邻变异、连续变量采用逐步缩小搜索空间的变异方式。对多个文献实例进行求解，均得到了优于文献所报道的结果，证实了建模及求解方法有效性。 研究了多杂质的用水网络和水处理网络的整体集成优化，建立了以总费用最小为目标，以物流平衡以及排放限制为约束条件的混合整数非线性优化模型。模型中考虑了不同处理单元对不同杂质去除率的不同和处理费用的不同。提出了一种将列队竞争算法和序列二次规划法相结合的求解策略。研究了多周期公用工程系统的调度优化，提出了一种简化模型的处理方法，并提出了基于列队竞争算法的混合求解算法，本研究为具有转运关系的优化调度的求解提供了新的思路。 本项目用列队竞争算法解大规模的分离网路综合、质量集成和多周期公用工程综合取得了较大进展，展现了列队竞争算法的优越搜索性能，为求解大规模的化工过程设计、综合集成提供了有力的手段。