基于BENDERS分解技术的输电网络规划模型

提出了一个输电网络扩展规划的非线性混合整数规划模型。目标函数是使新线路投次和运行费用之和最小，约束条件包含描述网络的直流潮流方程。本模型采用Ｂｅｎｄｅｒｓ分解技术求解，把原始问题分解为投资主问题和运行子问题，通过迭代求解主、子问题何以得到原始问题的最优解。并对６节点Ｇａｒｖｅｒ系统进行了实傲 计算，结果表明该方法是正确的和有效的。     

基于 BENDERS 分解技术的输电网络规划模型

提出了一个输电网络扩展规划的非线性混合整数规划模型．目标函数是使新线路投资和运行费用之和最小，约束条件包含描述网络的直流潮流方程．本模型采用Ｂｅｎｄｅｒｓ分解技术求解，把原始问题分解为投资主问题和运行子问题，通过迭代求解主、子问题可以得到原始问题的最优解．并对６节点Ｇａｒｖｅｒ系统进行了实例计算，结果表明该方法是正确的和有效的．     

全电飞机电力系统多级可靠性分析与多目标优化设计方法

为了解决全电飞机电力系统对可靠性和安全性要求都较高的问题,本文提出了一种基于多级可靠性分析的全电飞机电力系统多目标优化设计方法。此方法首先将全电飞机中复杂的电力系统设计过程解耦为多级设计过程,每一级设计过程都在考虑成本、可靠性等指标的基础上建立一个非线性优化模型,然后利用层次分析法确定权重系数,将多目标优化问题转换为单目标优化问题,并将非线性模型线性化最终转化为01规划模型,通过求解该模型获得不同权重系数下对应的电力系统最优拓扑结构以及相应功率器件的额定功率。对不同权重系数下的设计结果分析得出：当可靠性指标权重较小时,全电飞机电力系统拓扑结构较为简单,同时电力系统总成本较低;当可靠性权重较大时,电力系统拓扑结构较为复杂但是成本较高。仿真结果表明,该方法能在成本、可靠性等指标中进行优化设计,体现出该方法在全电飞机电力系统设计初期具有较好的指导意义。     

基于模糊最小生成树的通信网络架设模型

根据图论的要求和模糊集合的原理对现代城域通信网络进行优化,以连接距离最短、网络建设费用最少、网络可靠性最高为目标建立模型,并且保证网络连通性、辐射状运行等约束条件,得到通信网络架设规化的近似最优解.研究了网络建设中一些界限不分明的因素,建立了模糊最小生成树模型,它具有简单、实用、实时性强等特点,在现代城域网络建设中有很强的适用性.     

限速条件下考虑服务水平可靠性的连续均衡网络设计

针对仅仅依靠路段拓展来缓解交通拥堵的局限性和网络设计中引起服务水平的波动性问题,建立了一个在限速条件下满足服务水平可靠性的连续均衡网络设计双层规划模型。上层规划目标为最小化网络的总出行阻抗和投资预算之和,同时考虑服务水平可靠性约束;下层规划为考虑速度限制的用户均衡。针对建立的双层规划模型,设计了基于蒙特卡洛的遗传算法进行求解。数例计算表明,在满足一定的服务水平可靠性需求下,结合合理的限速策略,能够从系统和局部的角度保证交通系统性能和出行质量,提高网络交通运行效率。     

面向鲁棒性的高速铁路网络列车运行调整计划优化模型

针对高速铁路路网中出现区间封锁事件,考虑事件持续时间的不确定性,以列车运行时间和安全间隔时间为约束条件,引入路径选择唯一性约束保证列车运行调整计划的鲁棒性,以所有列车晚点时间之和的期望值最小为目标函数,建立高速铁路列车运行调整计划优化整数规划模型.设计基于优先级规则的启发式算法,求解原模型的可行解.运用拉格朗日松弛算法和最短路径算法求解该模型的松弛模型,得到原模型最优解的下界.根据可行解与最优解下界之间的距离,可以定量地衡量可行解的质量.结果表明,相较于CPLEX数学求解软件,算法求解效率较高;模型与算法能够有效生成鲁棒的列车运行调整计划,为调度员提供必要辅助决策信息.     

可靠性约束函数未知的网路费用最小化快速求解

针对现代网络可靠性约束函数未知的网络费用最小化问题,提出基于在线SVM和MCS技术的快速求解算法.该算法由Monte Carlo仿真方法模拟网络可靠度值,由量子粒子群算法搜寻目标全局最优解,并充分利用MCS技术模拟的可靠性信息,在线建立SVM可靠性评估模型,借助SVM模型评估后续搜寻解的可行性,减少MCS模拟次数和求解时间.与Yeh方法相比,在可靠性模拟精度为0.01的条件下,模拟次数和求解时间都缩小近1个数量级.     

一种面向通信开销的网格工作流调度算法

采用任务—资源分配图定义了网格任务调度模型,运用动态规划的方法提出了面向通信开销的工作流任务调度算法。采用扩展的拓扑排序算法对具有依赖关系的工作流任务进行划分,根据划分的任务子集得到相应的调度阶段,在每一阶段选择满足约束条件和以计算开销、通信开销以及任务执行成功率为最优目标函数的资源节点进行任务分配,从而使工作流任务调度目标函数最优。应用Grid Sim工具包实现了该调度算法,并与Min-Min算法进行对比分析。仿真结果表明,基于动态规划的网格工作流调度算法具有良好的适应性,且能较好地处理不同网络环境下任务间存在大量数据传输的网格调度问题。     

基于功能基元拓扑优化法的任意正泊松比超材料结构设计

采用功能基元拓扑优化设计方法,以超材料结构的承载能力为目标,选取功能基元结构刚度最大化为目标函数,以指定泊松比值作为约束条件,建立了任意正泊松比超材料结构拓扑优化设计模型并求解.提取拓扑优化得到的功能基元最优构型,建立有限元模型,验算了功能基元的泊松比值.计算了基于功能基元周期性序构形成的超材料结构的面内、面外结构承载性能.结果表明,设计的超材料结构与传统多孔材料结构相比,具有更好的承载能力,具备轻量化优势.     

喷浆机械手时间最优与脉动最优轨迹规划

为提高喷浆机械手的作业效率,减小机械手的振动,基于三次样条函数插值法,提出一种用于机械手的最优轨迹规划方法,对喷浆机械手轨迹进行规划.采用加权系数法定义目标函数,同时考虑关节速度、加速度、脉动以及动作时间等约束条件,使机械手运动过程中的动作时间和脉动在某种程度上达到综合最优.采用序列二次规划算法求解最优运动的时间,规划出满足要求的最优轨迹.研究结果表明:采用此方法对喷浆机械手进行轨迹规划是合理的和有效的;该方法可以解决时间最优轨迹脉动较大和脉动最优轨迹动作时间过长的问题,为非线性约束条件下机械手时间与脉动综合最优轨迹规划问题提供了一种解决方案.     

基于可靠性的结构动态拓扑优化方法

实际工程结构设计往往在确定性范畴内进行,所得结构存在较大失效可能性.基于此,提出一种基于可靠性的连续体动态拓扑优化方法,将结构可靠性分析方法嵌套到连续体拓扑优化中.考虑了结构几何尺寸和材料体积的不确定性,并用高斯分布来度量.将结构可靠度作为约束嵌套到连续体拓扑优化中,属于二次嵌套优化问题,但计算效率低下,不适于工程应用.提出一种解耦策略将结构可靠性分析从连续体拓扑优化中解耦出来,使结构可靠性分析与动态拓扑优化为两个独立的优化循环,大大提高了计算效率.建立以结构基频最大为优化目标,满足一定体积约束和可靠度要求的优化问题,利用各向同性材料惩罚模型(SIMP)和移动渐进方法(MMA)求解该优化问题.所提方法可以得到满足不同可靠度要求的一系列最优结构,并用标准算例验证其有效性.     

应用最小费用流求解活动网络时间-费用模型

提出了利用最小费用流原理求解时间-费用优化模型的方法.应用对偶理论将费用-优化模型转换为适用于状态算法求解的最小费用流问题,采用互补松弛定理和状态算法推出了由对偶问题最优解求出原问题最优解的等式,以一个实例说明了利用上述方法求解时间-费用优化模型最优解的步骤.所提出的求解时间-费用优化模型的算法,提高了求解问题的效率,可用于大型工程网络的费用优化.     

海上开发平台选址规划模型及解法

海上油气开发平台建设是一项耗资巨大的系统工程,为了合理利用有限的资源取得最大经济效益,以产业选址问题为基础,对海上平台选址决策过程中的决策变量、目标函数和约束条件进行了分析,建立了随机油价下海上开发平台选址的双层规划模型.根据模型的特点设计了求解该问题的自适应遗传算法,求解下层规划时采用禁忌搜索算法,提高了模型的优化效率和优化效果.采用这一优化过程,成功地解决了海洋石油平台选址过程中平台产能、成本及资源最优分配问题.     

三维水平井轨道设计最优控制模型改进的进化规划方法

针对三维水平井井眼轨道设计问题 ,建立了一个非线性最优控制模型。该模型以设计轨道总长度最短为性能指标 ,以非线性动力系统为约束条件 ,通过对非线性动力系统积分 ,将最优控制模型转化为一个非线性规划问题求解。为了求非线性规划问题的全局最优解 ,在附加一个目标函数小于当前目标函数值的约束条件下 ,用改进的进化规划方法寻找新的可行点策略 ,提出了一种新算法。将非线性最优控制模型及算法应用到实际水平井轨道设计中 ,数值结果证明了该模型及算法的正确性和有效性     

基于干扰效率的星地认知网络功率分配算法

针对Underlay模式基于能量效率的功率控制算法未能准确反映次用户与主用户之间干扰性能导致系统容量下降的问题,综合考虑次用户能量有限及卫星链路和地面链路的差异性,定义干扰效率为认知卫星用户总的传输速率与地面基站接收到的干扰的比值,建立了基于干扰效率的星地认知网络上行链路功率分配模型,在此基础上提出一种基于干扰效率的功率分配算法.通过引入干扰门限约束及信干噪比约束条件,利用非线性分式规划理论和拉格朗日对偶法求解出最优功率.仿真结果表明:该算法能在较好满足次用户通信质量的前提下,有效减少对主用户的干扰,提升系统的干扰效率.     

模糊需求环境下多产品采购配额优化模型

建立了模糊需求和价格折扣并存条件下多产品采购配额分配问题的模糊多目标混合整数规划模型.针对该模型的特点,提出了如下求解策略,即借助于隶属度函数,首先将模型中的模糊目标和模糊约束条件清晰化;然后,通过最大最小算子,将该模糊多目标混合整数规划模型转化为求解等价的多个单目标混合整数线性规划问题;最后,采用两阶段算法求得问题的最优解.通过应用算例验证了模型的有效性和可行性.     

考虑电网结构脆弱性的配电网网架优化规划

基于复杂网络理论,从网络拓扑结构角度对配电网网架结构的脆弱性进行评估。建立了以配电网投资及运行费用最小、结构脆弱性指标最优为目标的配电网网架多目标优化规划模型。采用改进最小生成树算法,并将经济性指标的减少率和结构脆弱性指标的增长率之和作为迭代过程中的目标函数,将多目标问题转化为单目标进行求解,通过16节点算例验证了该方法在求解多目标配网优化规划问题中的可行性。算例结果表明,所建立的优化规划模型能够有效地评估配电网的结构脆弱性,并能求得结构稳定、经济性好的规划方案。     

基于拥堵辨识的城市路网优化模型

为了改善道路交通拥堵状况,在分析城市道路网络交通拥堵博弈关系的基础上,建立了以交通拥堵程度为下层决策目标、经济费用为上层决策目标的城市路网优化双层规划模型.上层模型以管理者对路网运营成本投入最优为目标,下层模型力求路网的出行效率最高,针对该模型提出遗传算法求解流程.以南京市某区域道路网络为例进行分析研究,结果表明:优化后的路网效能优于原始路网,路网运行速度、服务水平均有提升;维护费用及延误均下降.双层规划模型主要针对路网中道路等级低、饱和度高的路段进行改造升级,在一定投入费用范围内实现路网交通拥堵与投入费用的最优平衡关系,能够为路网优化决策提供参考.     

基于时空资源的铁路客运站到发线运用调整

从离散化的到发线时空资源的微观描述出发,研究列车加权总晚点时间与到发线使用费用之和最小为优化目标的客运站到发线运用方案调整方法,以保证列车运行安全、满足列车在站到发作业要求为约束条件,建立了求解客运站到发线运用方案调整问题的线性0-1规划模型,并设计了求解模型的遗传模拟退火算法,以快速得到问题的满意解.同时,以某一客运站为例对模型和算法进行验证,结果表明,该模型较好地描述了实际问题,并能在较短时间内获得满意解,实现了客运站到发线运用的实时调整,并为列车调度员随后的列车运行调整工作提供依据.     

零散白货的货源组织问题和运输组织问题一体化

以铁路货运网络上的零散白货为研究对象,在充分考虑了货物的发到时间要求、货物的可运出时间与列车在沿途各站到发时间的协调约束、零散白货快运列车的多种停站方案和列车的非满轴运行特性等基础上,构建了以列车运营费用、货物的装卸作业费用、在货运站的库存费用和未满足最迟送达时间的惩罚费用之和最小为目标的混合整数规划模型.在小案例网络上对模型的求解效果进行验证并对一些重要参数进行了灵敏度分析,结果表明,本文提出的模型能优化基于时空网络的列车方案和每支OD可采用的运送方案.