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%。

基于非线性整数规划模型的发电厂设备预防性维护方法

为了避免发电厂设备出现性能恶化,需对其进行预防性维护。文中提出了基于非线性整数规划模型的发电厂设备预防性维护方法,同时结合双向长短期记忆网络,用于对制造过程中时间序列进行异常检测和预防性维护,该方法能够有效地从时间序列数据中提取特征并进行检测异常。文中将联邦学习框架、非线性整数规划模型、一维卷积神经网络和双向长短期记忆网络结合起来,考虑时间序列数据的分布变化,并在此基础上进行预防性维护。利用发电厂设备的数据集来评估提出方法的性能。实验结果表明,该模型的测试准确率达到了97.2%,显示了其在设备预防性维护方面的潜力。

基于多目标线性规划的本体冲突消除方法

针对本体逻辑冲突消除传统方法未充分利用本体逻辑性质的缺陷,引入Shapley值法刻画本体逻辑性质,构建基于多目标0-1整数线性规划的本体冲突消除方法,使用分层序列法求解多目标线性规划模型。其解遵循理性放弃原则,避免传统方法中目标权重的平均性或随机性。实验结果表明,采用该方法能够令解集遵循理性放弃原则的前提下,利用本体逻辑性质有效减少解集数量,从而提高决策效率。

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。

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.

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 。

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。

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。

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。

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.

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.

一类非线性整数规划问题的计算机求解

文章针对一类具有特殊性质的非线性整数规划问题,提出了一种具有剔除选择的计算机求解的方法。该求解方法的提出,对解决现实生活中这一类非线性整数规划问题,提供了一种切实可行的途径,这为此类问题的决策提供了有效的手段。

求解一类非线性整数规划的新方法

针对一类非线性整数规划问题,通过构造直接离散搜索方向提出了一种十分有效的新算法。文中定义了离散单位邻域、轴向单位邻域及轴向邻域解等一些新的基本概念,给出并证明了轴向邻域解存在的充要条件及最优解存在的必要条件。采用这种新算法,可以按照类似求解连续非线性规划的思路去求解一类非线性整数规划问题,这为非线性整数规划的研究提供了一个新的途径。

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.

非线性整数规划的一个近似算法

利用连续总体优化填充函数法的思想，本文设计了非线性整数规划的一个近似算法，首先，给出了非优化整数规划问题离散局部极小解的定义，设计了找离散局部极小解的局解搜索算法，其次，用所设计的局部搜索算法极小填充函数来找比当前离散局蝇极小解好的解。本文的近似算法是直接法，且与连续总体优化的填充函数法相比，本文填充函数中的参数易于选取，数值试验表明，本文的近似算法是有效的。

基于整数非线性规划的农机系统优化配备研究

针对以往农业机器系统优化配备研究存在的不足,提出了基于作业面积及收获作业天数可变的情况下,建立整数非线性规划的一般数学模型,选用适用于求解整数规划问题的粒子群算法进行求解。同时,结合实例进行分析计算,证明了该一般模型的有效性,得出农业机器系统优化配备获得整数最优解的必要性及经济性,可为当前农业企业在选择配备大功率农机具时提供一定的理论依据。

全局优化搜索新算法——列队竞争算法(Ⅰ) 解非线性和混合整数非线性规划问题

提出了一种称为列队竞争算法(LCA)的群体搜索算法,该算法在进化过程中始终保持着独立并行进化的家族,通过家族内部的生存竞争和家族间的地位竞争这两种不同的竞争方式,使群体快速进化到最优或接近最优的区域.根据家族的目标函数值大小排列成一个列队,按列队中家族地位的不同分配不同的搜索空间,使局部搜索与全局搜索达到均衡,同时,应用逐步收缩搜索空间技术加速收敛速度.数值计算表明,列队竞争算法的搜索效率优于遗传算法和模拟退火法等算法.

目标函数带绝对值号的特殊非线性规划问题

作者在编制某市综合发展规划建立数学模型时,遇到了目标函数带绝对值号的一类特殊非线性规划问题。本文证明,该问题可化为一般的线性规划问题来求解。本文还列出了一些在实践中遇到,但还未能有效地求解的一些特殊的非线性规划问题,这些问题有待进一步研究。

多目标追逐问题的一种混合整数线性规划解

研究多车辆多目标追逐的路径规划问题。提出两个基于混合整数线性规划(Mixed integer linear programming,MILP)的多目标追逐(Multi-target pursuit,MTP)模型:就近追逐和'一对一'使能追逐。在两个MIP追逐模型中,小车运动的状态方程考虑为具有线性阻尼的质点动力学方程。采用整数变量描述小车与障碍物的相对位置信息,提出'目标膨胀尺寸'的概念来描述对目标的追逐,定义小车的'追逐方向'。采用选取整变量的等高面法求解MILP追逐问题,并给出初始内点整变量的确定方法。最后给出仿真试验1对两个多目标追逐模型进行对比研究,仿真试验2证实了算法的效率。