基于人工智能方法的变电站选址定容规划研究

变电站选址定容优化规划是一个多目标、多阶段,非线性．受约束的混合整数规划问题,传统的运筹学方法已不能满足求解的需要,以人工智能技术为主的各种智能优化算法成为解决变电站规划的主流算法。本文对变电站选址定容从规划的技术和经济性划分可靠性和经济性模型,按规划时问分静态和动态规划模型。并对多种算法进行全面的综述,重点分析这些模型和算法存在的问题和不足,并对存在问题和研究进行展望。     

电网规划的多目标模糊优化方法

建立了一个用于电网规划的多目标优化模型。模型中同时计及了规划方案的经济性和可靠性双重目标。通过对各目标实现程度的隶属函数进行定义,将多目标优化问题转变成模糊规划问题进行求解。最后,本文还给出了我国某城市电网规划的计算结果,证明了所提模型及算法的可行性。     

基于多目标粒子群优化算法的输电网规划

输电网规划是一个离散型、非线性、多目标的混合整数规划问题,难于求解.提出一种多目标粒子群优化算法用来求解输电网规划问题.在输电网规划模型中考虑了建设投资费用、运行费用及网损费用等3方面的因素.多目标粒子群优化算法基于Pareto支配关系来更新粒子的个体极值,并采用了精英归档技术,粒子的全局极值由档案库中的非劣解提供.使用Matlab7.1对Garver-6节点系统进行仿真计算,结果表明:与传统的单目标遗传算法相比,多目标粒子群优化算法获得的规划方案总费用更低,该方法可以提高输电网规划的经济性水平.     

基于多智能体系统的飞机滑行路径规划

为解决先进场面活动引导与控制系统中的飞机滑行初始路径规划问题,提出一种基于多智能体系统(multi-agent system, MAS)仿真的方法实现飞机在场面上任意起始点到目的地的最短路径规划.首先,针对传统的有向图模型对机场场面运行刻画不足的问题,提出滑行资源图模型对机场控制区进行建模,既能对机场控制区进行高效建模又使模型不过于复杂.其次,设计最短路径规划多智能体系统,通过飞机Agent在资源节点Agent的繁殖能力与对资源的独占属性限制,实现对资源节点遍历并同时又保证每个节点最多被访问一次;最后,利用Anylogic实现机场场面初始路径规划多智能体仿真系统开发.仿真结果表明,设计的多智能体系统不但能快速计算出最短路径,且路径规划过程直观可视,算法复杂度与Dijkstra算法相同,满足初始路径规划要求.     

基于随机规划的机场选址模型研究

随着中国经济的快速发展,中国民航业正在迅速崛起,越来越多的机场正在规划建设当中。机场选址作为机场建设的前期工作,是机场规划建设的一个重要组成部分。现有的机场选址理论大都基于单个新建机场自身出发,很少考虑同一个城市群当中其他机场的竞争与合作。将同一个城市群内的所有机场作为一个整体进行考虑,深入研究新建机场的选址问题。首先,从中国交通发展规划的要求出发,指出民航主要承担不同城市群间城市的旅客运输服务。随后建立了以旅客综合出行成本最低为目标函数的机场选址数学模型,该模型为非线性整数随机规划模型。设计了两阶段算法对模型进行求解。即采用枚举法将非线性规划问题转换成多个线性整数随机规划子问题。然后采用蒙特卡罗方法将随机规划子问题转化为线性整数规划问题,再采用分支定界算法进行求解得到解集后,采用统计分析和随机抽样的方法确定最优解。最后采用算例证明了该模型和求解算法的有效性和实用性。     

机场体系防护资源优化配置策略

机场体系防护资源优化配置是避免资源投入失效、提高机场体系安全保障能力的重要手段。为合理选择机场体系及其重要节点的防护措施，以机场体系安全风险收益最大化为目标函数，基于单个机场的不同特征构建了带资源总量约束的机场体系防护资源优化配置非线性模型，从体系视角系统配置主动防护措施和区域防空系统；同时，依据模型解析解的结构特征，设计了改进的粒子群算法实现模型快速求解；以某机场体系为例进行算例分析，验证了模型和算法的有效性，并量化分析了不同防护资源配置方案对机场体系安全风险收益的影响，实现了机场体系防护措施的组合优化，为机场体系的综合防护规划提供理论方法支撑。     

基于混合遗传算法的机场巴士线路优化

以提高机场巴士旅客运送效率为目的,以乘客总体消耗时间最小为目标,综合考虑其他各种约束条件,构建了机场巴士线路优化模型．根据模型特点,采用爬山算法得到初始解,以减少寻优时间;同时采用直接排列的编码方法即节点法进行编码,构建混合的遗传算法求解．通过一个简单算例验证了所提出模型与求解方法是可行和有效的,可为实际规划与理论研究提供参考．     

区域优化分割的数学模型及其算法

针对一些实际问题提出区域优化分割问题并建立数学模型,综合应用数据分类法、多目标非线性规划理论等数学理论和方法,获得了区域优化分割模型的近似最优解及算法。     

基于进化规划的多目标投资组合选择模型研究

在Markowitz的均值－方差模型的基础上，讨论了股票价格中偏度的重要性，并由此引出了一个同时考虑均值、方差和偏度的多目标投资组合选择模型。提出了对该模型进行求解的进化规划算法，同时也说明了用进化规划方法处理多目标优化问题的合理性。用一个算例验证了采用进化规划技术求解多目标投资组合选择模型是有效的。     

异构网络中高能效动态流量卸载

研究了异构网络中,以优化系统能效为设计目标的动态流量卸载。综合考虑了用户移动性和业务动态性的影响,利用动态规划理论对异构网络中的流量卸载问题进行了建模分析,将系统能效在连续时间上的优化问题转化成多阶段决策的最优化问题。在此基础上,基于延时流量卸载的思想,利用动态规划的分析模型,提出了一种系统能效优先的动态流量卸载算法。仿真结果表明,与已有的流量卸载算法相比,提出的动态流量卸载算法能有效地提升系统的能量效率。     

考虑目的地机场繁忙程度的航班时刻优化

为研究考虑目的地机场繁忙程度的航班时刻优化问题,建立了目的地机场繁忙程度矩阵,并对目的地机场繁忙程度进行了分级,在满足延误水平的基础上,以最小的航班运行延误和对目的地机场产生的影响为总目标研究了基于目的地机场繁忙程度的航班时刻优化模型,将所建立的航班时刻优化模型与粒子群算法耦合,并以武汉天河机场为例对航班时刻进行优化。结果表明:优化后进场航班延误降低了48.58%,离场航班延误降低了44.88%,计算结果有效且符合实际。可见优化模型可行,能为机场航班时刻优化和改善延误问题提供重要的理论指导和技术支撑。     

机场保障指挥调度分析

 机场保障指挥调度是在各种保障资源、保障流程的约束下,对多批次、多架次飞机同时进行保障,从而快速形成作战能力。在假定机场保障指挥调度数学模型已定的基础上,系统分析求解算法的复杂度,基于启发式规则,有针对性地为该优化问题设计了相应的求解算法,并以实例验证了该算法的有效性。     

基于遗传算法的机场停机位分配问题研究

停机位分配作业关系到整个机场的系统运作,其作用相当重要。通过分析航空器占用停机位时区集合的特点,应用划分时间片算法建立了停机位分配的图论模型,将机场停机位分配问题转化为图的k-顶点着色问题。应用遗传算法求解图的K-顶点着色问题,给出了机场停机位分配问题的实用算法。最后将该算法应用于一个算例。     

基于速度分配的航空器绿色滑行优化

针对航班量过快增长以及机场容量限制导致的机场滑行道拥堵问题,在航空器滑行路径优化的基础上,提出一种基于遗传算法和Yen算法的速度优化方法。首先规定速度变化剖面,以滑行时间和尾气排放为目标,以最大滑行速度和加速度为决策变量,考虑机场滑行规则和滑行限制设定约束条件,建立滑行路径和速度的优化模型;然后利用Yen算法对浦东机场16架航空器的滑行路径进行预筛选,为每个航空器分配3条路径;最后利用遗传算法进行仿真求解,依据最小滑行成本得到最优的滑行路径和速度分配方案。结果表明,优化后的滑行时间降低21.82%,尾气排放降低27.17%,滑行成本降低25.77%,且未产生冲突。可见本文建立的优化模型和方法对提高场面运行效率和减少航空污染具有一定的可行性。     

基于高铁竞争的机场选址优化

机场选址问题是一个复杂的多属性决策问题.在综合考虑机场建设成本、运营成本、旅客成本的基础上,同时考虑了高铁的高速发展给民航带来的巨大竞争和压力,对以往机场选址模型进行改进,引入单位客公里成本计算运营成本,创新性的提出了应对高铁竞争的机场选址优化问题.同时,分别从决策者和旅客不同利益主体的利益出发,提出了兼顾不同利益 主体利益的双层离散模型.为了描述该问题,建立了高铁竞争下的机场选址双层离散优化模型,最后并进行了算例验证.     

基于时间窗的机场地面保障车辆动态调度

机场各类地面资源的优化配置是机场场面运行优化的核心问题,而机场地面保障任务的调度是其中的关键一环。本文针对机场地面保障车辆的调度问题,考虑航班延误、提前等情况,构建了双阶段机场地面保障车辆调度模型,并设计双阶段启发式算法进行求解;基于我国某大型机场的实际运行数据,以清水车和食品车调度为例分别进行仿真实验,结果表明：对比先到先服务策略,清水车行驶总距离减少55.31%,食品车行驶总距离减少47.38%;对比传统遗传算法,清水车行驶总距离减少19.31%,食品车行驶总距离减少22.93%;动态调整后,清水车新增总行驶距离1.2%,食品车总行驶距离新增3.2%,均在可接受范围之内。可见,双阶段机场地面保障车辆调度模型能提高大型机场场面运行效率,为机场航班实际地面保障任务调度提供理论依据和决策支持。     

空中交通地面等待问题的网络流规划模型

在将网络流方法应用于解决空中交通流量管理问题中,由于其形象直观和求解简单,因而倍受国内外学者的关注。本文针对确定容量条件下的单机场地面等待策略问题,研究了简单网络流规划方法,建立了数学模型和网络流规划模型。在简单网络模型的基础上,考虑更多的实际约束,改进成本函数,建立了修正的网络流规划模型,并对冲突航班例进行仿真,验证了规划方法的可行性。     

基于滑动时间窗的机场流量优化分配

针对机场实际运行过程中飞行流量需求以及机场容量动态变化的特点,将滑动时间窗概念应用到机场飞行流量分配问题中,提出了一种基于滑动时间窗的机场流量动态优化分配方法。对基于滑动时间窗的流量优化分配原理进行了阐述,该方法采用不断进行的动态流量分配代替静态的一次性流量分配,能够实时得到当前时间段最优化的流量分配方案,为机场战术流量管理提供决策支持。实例计算表明：基于滑动时间窗的机场流量优化分配方法在动态环境中能够较好地达到实时优化分配飞行流量目的,而静态流量分配方法不适用于动态环境,文中方法实用有效。