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%。

基于非线性规划的X舵AUV容错控制

为了充分发挥X舵自主水下航行器(AUV)的容错能力,提出一种面向舵故障的AUV容错运动控制算法,并将其部署在一种X舵AUV原型上。容错运动控制算法由动力学控制和控制分配两部分组成。其中,动力学控制中多闭环增量反馈控制算法的引入可以使输出的虚拟舵角指令平缓且平滑;控制分配算法通过求解以分配误差和控制输出最小化为优化目标,以舵故障、舵角饱和以及其他物理限制为约束条件的非线性规划问题,实现了虚拟舵角向X舵执行机构控制输入的转换,且赋予了X舵AUV容错运动能力。现场试验结果表明,所提出的容错运动控制算法产生的舵角指令是平滑的,且X舵AUV在舵故障后仍保持一定的航行控制能力,这对设计应用于X舵AUV的容错操舵系统具有一定的指导意义。

基于非线性规划法的最小阻力船型设计

最小阻力船型设计可以有效减少燃油消耗和污染物排放。船型设计是一个多目标优化过程,本文提出一种基于非线性规划法的最小阻力船型设计方法,对设计流程进行详细分析,定义和选择设计变量,并确定设计的约束条件,提出将遗传算法应用于最小阻力船型设计,给出船型结构和优化后的前半体横剖线图,对优化前后的兴波阻力系数、摩擦阻力系数和形状阻力系数进行计算和对比,结果表明基于非线性规划法可以有效减小船舶阻力,且船舶兴波阻力系数减小较多。

基于决策树求解非线性规划问题的算法

针对群体智能优化算法具有随机性、盲目性、可编程性差的问题,提出了一种简单有效且不具有随机性的全局搜索算法,用于求解非线性规划问题。通过对每个决策变量的可行域离散化处理后得到的数据构建决策树,采用深度优先的规则对最优解进行搜索,搜索的同时用指数衰减函数调整搜索步长,从而逐步缩小搜索范围,直到结果收敛。算法不具有随机性,不需要编码、解码、交叉、变异等复杂操作,也不需要随机生成初始种群,可编程性强。对非线性规划的六个测试函数进行求解,并与文献中报道的结果对比,结果表明基于决策树的遍历搜索对解决非线性规划问题有效,对于多决策变量的复杂优化问题,采用分组搜索的策略既能保证求解精度,也能保证收敛速度。

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。

基于简化模型的电动汽车充电站布局非线性规划

为寻求充电站建设布局最优规划问题,以交通流量、充电距离、充电时间、渗透率等为约束条件,引入充电站建设的固定成本、变动成本、充电站的运营成本以及消费者的时间成本等数据,构建成本之和最小为目标函数。以某一规划区域充电站数量为变量,假设小区域为正方形,推导出充电需求距离与充电站数量的简化模型,得到充电站成本与充电站数量之间的非线性多项式数学方程。再次,根据南昌高新区地理环境实际情况,采用专家访谈法,以车辆密度、人口密度和经济活跃度三维度确定分区权重,可规划出四种不同的充电站建设方案,通过计算机模拟充电车辆随机分布在规划区域内,利用构建的模型,可测算出不同固定成本投入时的充电站建设社会成本最小方案,即当充电站建设为6个时为最优方案。研究的结果有利于改善交通环境,提升城市交通运营效率。

基于非线性规划遗传算法的混合动力拖拉机控制策略

针对串联式混合动力拖拉机的特点,建立了整车动力学模型,设计了恒温器式控制策略、恒温器式+制动能量回收控制策略.为进一步提高串联式混合动力拖拉机的整车燃油经济性,采用非线性规划遗传算法(NLPGA)优化恒温器式控制策略关键参数.通过AVL-Cruise与Matlab/Simulink联合仿真,结果表明:3种策略均可有效地维持电池荷电状态在指定范围内.在犁耕工况下,基于NLPGA优化的能量管理策略的燃油消耗率比恒温器式降低了29.25%,比恒温器+制动能量回收式降低了9.35%;累计燃油消耗量分别比两者降低了31.50%和1.74%;电池荷电状态SOC比两者分别提高8%和6%.

基于非线性规划与XGBoost的燃料电池汽车多目标能量管理策略

为了解决燃料电池汽车功率分配中的实时性与准确性问题,提出使用离线非线性规划+在线XGBoost算法对燃料电池汽车功率进行预测.首先搭建燃料电池混合动力汽车的动力系统模型,并且通过聚类分析获取车辆行驶的典型混合工况;其次使用非线性规划算法离线计算在该工况下燃料电池与锂电池的最优分配比例;最后XGBoost算法以非线性规划计算结果为训练数据进行模型训练验证.结果表明:所提出的算法强化了目前离线计算中对于燃料电池混合动力系统动态性能多目标优化的考虑,增强了在线机器学习训练数据的准确性,同时所提出的XGBoost算法可以加快计算速度以及避免数据的过拟合,实现对燃料电池混合动力汽车功率的精确估计.

非线性规划课程融入思政元素的探索与实践

将思政元素融入专业课程中,是高校开展思政教育的有效途径。非线性规划是研究生的一门专业课,具有重要的理论研究价值和广泛的应用价值。以研究生非线性规划课程为例,深度挖掘该课程的思政元素,将讲授专业知识与课程思政有机融合,能为非线性规划课程思政教学提供思路,也试图为大学其他数学类课程思政教学提供借鉴。

多目标加权模糊非线性规划

指出了多目标规划问题的目标一般不是同等重要的,针对多目标模糊非线性规划问题,利用模糊集合理论建立了加权规划模型,并得到了该模型的普通等价非线性规划模型。算例表明本文给出的模型、算法是有效的,具有广泛的应用价值。

基于GA的一类Fuzzy资源非线性规划问题的模型

本文建立了一类连续型ｆｕｚｚｙ资源约束非线性规划问题的模型ＦＲＮＬＰ。基于ｆｕｚｚｙ最优解集和最优决策集，提出了求解ＦＲＮＬＰ模型的精确最优解和满意解的方法，最后研究并讨论了具有惩罚因子的ｆｕｚｚｙ资源约束非线性规划题，并针对一个实例进行了分析。

基于多目标非线性规划的公平分级供需模型

本文为对2022年美国大学生数学建模竞赛B题的后续研究.首先,为确定模型更新时间,我们利用马尔科夫链模型分析历史气候数据,得到降雨的概率.再通过蒙特卡洛模拟仿真一个月内的天气情况,汇总分析,得到连续t天干旱的概率最大,以此作为模型的更新时间.其次,为简化计算,先在一年的长度上构建水资源的公平分级供需模型,查阅资料得到水库水位与容量的函数关系,以此构建供给函数;设计公平-效益系数、价格系数、成本系数、满意度来确定需求函数.接着,构建多目标规划方程,利用NSGA2遗传算法求解,得经济效益可达287.01亿美元.对于一年的供给量,鲍威尔湖需要10个月可以满足需求,米德湖需要12个月,最后剩余20亿立方米左右的水流入加利福尼亚湾.最后,当水资源紧缺,无法满足水电需求时,通过控制供给函数的范围,实现节流.我们还对模型进行了灵敏度分析,对于需求侧的变化引起供给侧的变动进行全面的分析.

基于Matlab的非线性规划问题的求解

非线性规划问题是运筹学重要的分支,非线性规划理论及其算法为工程、管理、经济、科研、军事等方面的最优设计提供了有力的工具。论文首先介绍了非线性规划的基本概念和一般形式,并重点讨论了二次规划,一般非线性规划和0-1非线性规划的求解算法及求解过程。并在Matlab R2012a环境下进行仿真,通过结果可以发现,用Matlab求解非线性规划问题,大大简化计算、提高了计算效率和结果的准确性。

序列无约束极小化技术和遗传算法在非线性规划中的应用

提出了一种求解带约束非线性规划问题的一般方法。与现有的方法相比,它不受可导性、单峰性和是否病态等因素的限制,适用范围广。实例说明该算法对带约束非线性规划问题的求解十分有效。

沉积物物源定量识别的非线性规划模型——以东海陆架北部表层沉积物物源识别为例

依据“质量守衡”原理和沉积物物源难以穷尽的认识 ,提出了沉积物物源定量识别的非线性规划数学模型。利用该模型实现了东海陆架北部表层沉积物物源的定量计算 ,阐明了长江、黄河入海物质的大致分布特征。长江沉积物主要分布于 32°N以南、台湾暖流以西的海域 ,黄河沉积物主要分布于 32°N以北、台湾暖流以东的海域。长江、黄河两类沉积物的这种分布格局与本海域的流系分布相吻合。

电压崩溃临界点的非线性规划模型及算法

对直接求取电压崩溃临界点的零特征根法进行扩展，将临界点计算转化为非线性规划问题，并用预测校正原对偶内点法求解。该方法能够考虑各种不等式约束条件，因而具有较强的鲁棒性。文章还证明了零特征根法事实上是非线性规划法的一个特例。最后通过对ＩＥＥＥ－３０及ＩＥＥＥ－１１８测试系统的仿真计算验证了该模型及算法的有效性。

基于非线性规划的极限分析方法及其应用

作为弹塑性求解问题的简化方法,极限分析比传统的弹塑性增量计算效率更高、更实用。基于极限分析的下限定理,利用弹塑性应力模拟法构造自平衡应力场,将结构极限分析问题归结为一个非线性数学规划问题并直接利用复合形法求解该非线性规划问题,得到了二维结构极限载荷下限乘子。带孔方板算例表明所采用的构造平衡应力场的方法和非线性数学规划方法有效地克服了维障问题,使计算效率得到了充分的提高,是切实可行的。将之运用于选择拱坝拱圈中心角的计算中,也得到了很好的结果。

基于非线性规划实现钢桁连续梁预拱度

研究目的:大跨钢桁连续梁结构复杂,预拱度较大,影响预拱度计算结果因素较多。本文通过运用非线性规划理论建立数学模型,利用MATLAB软件,达到准确快速求解桁式方案复杂、拱度值较大的钢桁连续梁桥预拱度曲线的目的,为大型钢桁连续梁桥预拱度曲线实现方法提供参考。研究结论:求解桁式复杂的钢桁连续梁桥预拱度,应采用升降温计算方法实现结构预拱度;非线性规划理论优化目标明确,约束方程灵活,可方便快捷地得到结构的预拱度曲线,不失为一种求解桥梁预拱度曲线的普遍方法;本方法仅改变上弦杆的长度,可使设计工作大大简化。

连续非线性规划的猴王遗传算法

仿照猴群竞争产生猴王、猴王在猴群中拥有基因遗传绝对优先权的模式建立了猴王遗传算法 将种群中的点按目标函数值的大小排序 ,保留最优点和部分较优点 ,引入部分变异染色体更换部分较劣点 ,并让最优点依次与种群中的其他点进行交叉变异得到下代种群中的新点 对多种测试函数的计算表明 :猴王算法直观易懂、程序简单、参数少、计算量小 。

一个通用的混合非线性规划问题的演化算法

提出了一种新的求解非线性规划问题的演化算法 .它是在郭涛算法的基础上提出来的 ,新算法的主要特点是引入了变维子空间 ,加入了子空间搜索过程和规范化约束条件以及增加了处理带等式约束的实数规划、整数规划、0 - 1规划和混合整数规划问题的功能 ,使之成为一种求解非线性规划 (NL P)问题的通用算法 .数值实验表明 ,新算法不仅是一种通用的算法 ,而且与已有算法的计算结果相比 ,其解的精确度也最好 .