基于混合整数非线性规划模型的地铁站通风空调水系统节能措施及潜力研究

近年来,随着地铁建设快速发展,地铁通风空调水系统作为地铁建设的重要组成部分,其能耗是地铁车站的主要能耗之一。因此,选择合理的通风空调水系统,采用有效的节能运行策略,是降低地铁环控系统能耗的关键。本文以上海地铁某车站为例,基于冷水机组、水泵、冷却塔等设备的实际运行数据建立了混合整数非线性规划模型,提出了寻求降低地铁车站通风空调水系统整体运行能耗的多设备协同优化策略。模拟分析结果表明,协同优化策略相较于常规变频策略具有显著的节能优势,年节能量可达24%。

洪水过程线同频放大混合整数规划模型

当设计洪水峰、量关系较差时,设计洪水过程线同频放大会出现明显的畸形。构建了设计洪水过程线同频放大混合整数规划模型,以洪水过程线各时段流量作为决策变量,提出了时序系列光滑度函数,并以此作为目标函数,以设计洪峰流量、不同时段设计洪量作为约束条件,首次加入了涨落同向约束条件,保证设计和典型洪水过程线具备相近模式。实例研究表明,当设计洪水峰、量关系不协调时,此模型计算的设计洪水过程线顺滑、各频率之间无交叉,与典型洪水过程线(特别在洪峰附近时段保持)相近模式。研究成果为设计洪水过程线同频放大提供了新的、可行的方法。

多路径下应急资源调度的非线性混合整数规划模型

本文通过对地震、瘟疫、恐怖袭击等灾害发生的特点与调运应急资源的机理进行分析,兼顾已发生地点的需求和其它地点潜在发生事故的可能性,建立非线性混合整数规划模型。从资源调运过程中的多路径以及不同的路径由于所受到不确定性的干扰和阻碍,往往引起随机的调运效率降低等情况进行考虑,最小化资源救助点到不同资源需求点的时间总量,同时对于已出事点与潜在出事点,利用发生概率作为权重进行轻重区别,由此使研究更贴近实际应用。最后给出算例对模型进行分析求解,验证了模型的可行性。

基于混合整数规划的数据中心冷却能耗优化

以广州某数据中心水蓄冷冷却系统为研究对象,提出了一种基于混合整数线性规划的模型预测控制方法.该方法以数据中心冷却系统的能耗最低为优化目标,通过对冷却系统和环境条件进行建模,并结合能源成本和冷却系统效率,确定最佳的冷水机组运行策略和水蓄冷冷却系统的时序控制.在优化过程中,考虑了冷水机组的最小连续运行时间对冷却系统能耗的影响,并确定了最佳取值,提高了机组的稳定性,减少了因冷机频繁启停带来的能耗浪费.通过全年能耗模拟,相较于传统控制方法,该方法将总能耗降低了6.52%,总运行费用降低了6.93%.

混合整数非线性规划问题的扩展联合多目标的差分进化算法

为高效求解混合整数非线性规划问题,提出了一种优化的扩展联合多目标差分进化方法(ECMODE)。该方法借助整数变量连续化方法,把混合整数非线性规划(MINLP)问题转换成只有连续变量的非线性规划(NLP)问题,再采用联合多目标的差分进化方法 (CMODE)来求解。通过对7个MINLP测试问题的计算研究,验证了ECMODE方法的可行性和有效性,所获得的寻优结果优于文献报道的MDE和DETL方法,具有较大的应用潜力。

基于混合整数规划的智能车横纵向一体化滚动优化决策

本文针对智能车辆的行为决策问题,设计了基于混合整数规划的智能车横纵向一体化滚动优化决策方法.该方法首先将纵向车速表示为非整数,将期望车道表示为整数控制量,建立了混合整数智能车决策简化模型;然后,设计了横纵向一体化滚动优化决策方法,决策出纵向车速和换道动作,根据系统输出与非线性约束的时域关系证明了优化问题的递归可行性并通过遗传算法求解非线性混合整数规划优化问题.基于车辆动力学仿真软件veDYNA和Simulink进行了联合仿真,并在红旗E-HS3智能车上开展了实车试验,结果表明,本文提出的基于混合整数规划的智能车横纵向一体化决策方法能够实现超车、避障、跟车、停车和弯道工况下的行为决策.

双层过道布置问题的混合整数非线性规划模型及两阶段改进模拟退火算法

结合实际布局活动中,设施在多层空间布置的实际情况,提出了双层过道布置问题,并构建了该问题的混合整数非线性规划(MINLP)模型。针对问题特征,提出了一种改进模拟退火算法,通过采用两阶段改进策略,对退火过程及抽样过程进行改进。该算法以自适应搜索策略替代马氏链搜索长度,并引入记忆功能、回火操作以提高求解质量,通过设置双阈值来提高求解效率。应用所提算法对24个基准算例进行测试,并将其与原模拟退火算法和GUROBI精确方法作对比,验证了所提算法的有效性。

基于混合整数非线性规划的接驳公交优化模型

接驳公交线路设计与运营方案优化是轨道交通与地面公交协同发展的研究课题之一,本文分析其在模型构建、规划方法及模型算法等研究方面的不足。以问题为导向,构建基于混合整数非线性规划的接驳公交协同优化模型,通过对模型重构进行求解。并通过实例分析验证模型和算法的有效性。结果发现:第一,以往研究中将线路设计与运营方案协同优化模型较少,本文统筹考虑接驳公交线路设计和发车频率优化构建模型;第二,以往研究中大多考虑多条接驳公交线路与1个轨道站点连接的单一目的地模式,本文通过增加“多对多”约束条件,使模型更加符合现实需求分配;第三,针对混合整数非线性模型求解困难的问题,本文通过模型重构,降低了计算复杂度;第四,研究实例基于2个轨道站点和17个接驳公交需求点,得到2条接驳线路和相应发车频率,并通过与相同拓扑路网下应用深度优先搜索算法(DFS)求解结果进行对比分析,验证了本文所建协同优化模型的可行性和有效性。

模糊环境下动态供应商选择的混合整数非线性规划模型

基于供应商选择问题的动态性和模糊性,考虑在每个周期内生产商的需求能力及供应商的供应能力为模糊变量,本文将一个多阶段多商品多渠道的供应商选择问题视为一个0-1混合整数模糊动态非线性规划问题,目标函数为总成本最小化。然后建立了0-1混合整数模糊动态非线性规划模型。为了求解该模型,通过可信性理论把模型中模糊机会约束清晰化,将该模型转化为一个确定型的0-1混合整数动态非线性规划模型。最后给出了一个数值算例验证了模型的可行性。

天然气管网稳态运行优化模型的非线性界增强方法

天然气管网稳态运行优化问题在提升能源使用效率、降低运行成本等多方面发挥着重要的作用。该问题由于网络结构复杂、规模大、非线性程度高,所以建模成的混合整数非线性规划模型求解难度非常大。本文基于混合整数线性规划的界增强方法,提出了适用于该问题结构的非线性界增强方法,能够缩紧变量的上下界,使得在线性化方法中更好地逼近原混合整数非线性规划模型。数值结果显示新的方法能够得到更优的可行解,并且加快了天然气管网稳态运行优化问题的求解。

基于混合整数非线性规划的物流基地布局优化模型

物流基地布局问题是供应链网络设计中的重要问题。与传统物流设施选址问题不同,供应链网络的效益是使物资配送的总时间最短。为此,文章基于混合整数非线性规划理论,建立了一个物流基地布局优化模型。提出的模型不仅能用于物流基地布局优化方案的生成,而且能对物流基地布局评估指标进行量化,从而能为物流基地布局评估工作奠定基础。

油田注水管网布局优化混合整数非线性规划模型

在油田注水开发中,注水管网的合理布局不仅可以有效减少系统投资,而且是保证注水管网经济、高效运行的关键环节。对此类问题的研究大多采用一般的分级优化方法,最终计算结果受初始方案影响较大,且大多将管网基础建设投资简化为管网总长度的函数,具有一定局限性。为研究注水管网的合理布局,针对注水井区域划分及配水间的站址优化问题建立了混合整数非线性规划模型,采用模拟退火遗传算法进行两阶段求解得到最优的配水间位置;采用Dijkstra算法以加权距离最小为目标确定注水管网的拓扑结构,最后将模型应用于大庆油田某区块进行油田注水管网布局优化。结果表明:与一般的分级优化方法相比,该方法的计算结果更具有经济性,可得到科学可行的注水管网布局方案。

一种求解整数规划与混合整数规划非线性罚函数方法

证明了任何一个变量有界的整数规划问题 (IP)和混合整数规划问题 (MIP)都可以转化为一个等价的非整数 (或连续化 )规划问题 (NIP) ,并给出一个用非线性精确罚函数法来求解该等价 NIP的方法 ,从而达到求解 IP或 MIP的目的 ,数值实验表明了算法的可行性。该方法可广泛用于各应用领域里IP和 MIP的求解 ,特别是为非线性 IP和 MIP问题提供了一条通用的求解途径 。

一种基于混合整数线性规划的交直流混联配电网多层优化调度方法

交直流混联配电网已经成为未来配电网发展的重要趋势,为了充分发挥交直流混合配电网在降低网损、减少运行成本、增强新能源消纳等方面的优势,提出一种基于混合整数线性规划的交直流混联配电网多层优化调度方法。该方法考虑到传统分布式调度优化由于优化模型非线性强、维数高而难以求解,通常存在着计算效率低、不收敛或者易陷入局部最优解的问题,首先对交直流混联电网进行结构分层,对每一层电网的潮流计算方程进行线性化处理,建立各层调度优化的线性化模型;然后采用目标级联法的思想对多层优化模型之间进行分布式协调,并利用混合整数线性规划方法对各子系统优化问题进行并行求解,得到最终的分布式调度优化结果;最后以IEEE 30节点为基础,建立一个典型的交直流混联配电网进行算例仿真,通过将所提方法与传统的集中式调度优化方法进行对比分析,验证了所提方法的正确性和优越性。

遗传算法在过程综合混合整数非线性规划中的应用

针对过程综合混合整数非线性规划问题提出了一种混合遗传算法，该算法对整数变量进行编码，而对连续变量则采用连续化遗传算子进行处理，使得算法与原问题的对应更加自然，也更有效。另外，还针对常见的提前收敛或局部最小现象提出几种算子，实例表明本算法具有较强的全局优化能力。相对于传统遗传算法具有速度快、精度高、可操作性强等特点。

求解混合整数非线性规划问题的改进差分进化算法

针对混合整数非线性规划问题的特点,在差分进化算法的变异操作中加入取整运算,提出了一种适合于求解各种混合整数非线性规划问题的改进差分进化算法.同时,采用时变交叉概率因子的方法以提高算法的全局搜索能力和收敛速率.用四个典型测试函数进行了实验研究,实验结果表明,改进的差分进化算法用于求解混合整数非线性规划问题时收敛速度快,精度高,鲁棒性强.

用粒子群优化改进算法求解混合整数非线性规划问题

针对混合整数非线性规划(MINLP)问题,改进了粒子群优化算法(PSO),提出了一种粒子迁移策略,改进了粒子速度更新策略,使之成为一种解决MINLP问题的新算法.实验表明,新算法精确度好、收敛快.

基于非线性规划的多波束测线优化设计

为获取不同地形情况下的测线布设优化方案,文章对多波束探测技术展开了研究,首先应用几何关系得到了多波束测深的覆盖宽度模型和重叠率模型;其次通过建立海底坡面参数方程与多波束探测面所在平面参数方程,得到了不定测线方向覆盖宽度模型;最后综合已有模型及边角关系,针对矩形海域建立了测线总长度的优化模型。

解决混合整数非线性规划问题的混沌局部搜索差分进化算法

为提高差分进化算法的局部搜索能力和避开罚函数方法中罚参数选择问题,提出一种混沌局部搜索策略的差分进化算法(CLSDE)用于解决非线性混合整数规划问题.CLSDE中,只对目标函数中的变量进行编码,约束条件函数中的变量随机产生,每代进化完毕后,对最优个体进行混沌局部搜索.6个基本的测试函数实验结果证明CLSDE比MIHDE具有较好的寻优能力.

生产计划的双目标混合整数规划模型及其求解

为解决实际生产中一种无调整费用的生产计划问题 ,给出了一个双目标混合整数规划模型 .通过把这类问题转化为一般的多目标线性规划问题 ,并利用交互规划的修正 Z- W法进行求解 ,从而有效地解决这类问题 .