基于离散动态规划的PHEV燃油经济性全局最优控制

针对某款并联式混合动力汽车(PHEV),以整个循环工况的燃油经济性最优为目标,运用离散动态规划算法,得到PHEV的全局最优控制策略。并通过在逆向计算中设置不满足条件的控制变量的收益函数为无限大的方法,来达到电池荷电状态平衡。最后建立Matlab/Simulink仿真模型,对获得的全局最优控制策略进行仿真验证,并与采用瞬时最优控制策略得到的仿真结果进行比较。结果表明,全局最优控制在满足电池荷电状态平衡的前提下,获得了比瞬时最优策略更好的整车燃油经济性。

基于离散动态规划的航班多级签派策略优化

飞行签派是航班运行控制的核心,为实现放行和动态控制策略的全局规划及定量评价,改变传统人工经验解读规章手册的定性技术手段,构造航班受签派策略影响下的二维状态转移路线;提出最短路径的离散动态递推规划数学模型,建立最小费用逆序递推的离散最优控制算法,运用数值计算方法得到表格形式的签派优化策略,解决了航班运行决策这类非线性、离散复合动态规划问题的定量评估和组合优化。最后,采用仿真实验测试算法的可行性和优化效果,实验结果表明,对比独立分阶段的遵照时间序列的运行方式,基于离散动态规划的航班多级签派策略贯穿于航班运行整个生命周期,实现全局优化。

基于离散动态规划的列车节能速度曲线优化

为降低城市轨道交通的牵引能耗,结合列车牵引特性、速度限制和坡道阻力等影响,确定一条速度曲线使列车站间运行的牵引能耗最小。以位置为自变量、牵引力/制动力的系数为控制变量构建列车节能速度曲线优化模型,根据线路条件将位置进行离散化,把速度曲线优化问题转换为多阶段决策过程,并利用状态空间缩减策略对其缩减,利用离散动态规划求解得到列车站间最优速度曲线和最优控制输入。仿真验证表明:动态规划且状态空间缩减方案可以显著提高搜索效率,有效降低列车的牵引能耗,为列车司机节能驾驶提供参考。

基于状态转移矩阵的梯级水库优化调度确定性离散动态规划方法

基于状态转移矩阵的确定性离散动态规划(DDDP)方法是在考虑水库运行的综合利用的前提下,利用状态转移矩阵寻找出梯级水库优化调度过程中所有的可行策略,基于目标函数逆向搜索可行策略,得出最优解的优化算法。该方法可进行单库优化计算,也可以进行梯级水电站优化计算。文中以锦屏梯级为例,说明该方法可在满足梯级水库上下游生态用水、发电用水等综合利用的前提下,以梯级水电站发电效益最大为目标,求得梯级水库优化调度的较好解。

梯级水电站群中长期优化调度的正交离散微分动态规划方法

我国特大流域梯级水电站群正在形成,这些梯级水电站群普遍具有装机规模大、级数众多的特点。随着巨型梯级水电站的集中投产,其优化调度计算规模不断增加,维数灾问题日益凸显。在分析离散微分动态规划(discrete differential dynamic programming,DDDP)算法的基础上,提出了正交试验设计和DDDP相结合的正交离散微分动态规划方法(orthogonal discrete differential dynamic programming,ODDDP)。该方法以DDDP为基础,采用正交试验设计选取具有"均衡分散,整齐可比"性质的部分状态组合,以减少方法所需存储量与计算量,进而提高计算的规模和效率。乌江干流梯级水电站群仿真调度结果表明,ODDDP在大幅缩短计算耗时的同时可获得与DDDP相近的优化结果,系统求解效率和计算规模显著提高。

梯级水电站长期优化调度的细粒度并行离散微分动态规划方法

伴随水电规模的扩大,水电站群优化调度的计算量不断增加,需要探求新的方法。在分析离散微分动态规划(discrete differentiation and dynamic programming,DDDP)算法的基础上,提出了基于分治模式的梯级水电站长期优化调度的细粒度并行离散微分动态规划(parallel discrete differentiation and dynamic programming,PDDDP)方法,并以澜沧江梯级的6个电站系统长期优化调度问题为应用实例,在多核计算环境下进行验证。结果表明,多核环境下的PDDDP方法简便易行,能充分利用闲置计算资源、大幅度提高优化调度的计算效率,是解决大规模复杂水电系统调度的高效和实用方法。

离散微分动态规划在水库优化调度中的应用研究

采用改进的动态规划即离散微分动态规划(DDDP)法,建立了单一水库多目标库优化调度模型,并以陆浑水库为例进行实例应用,求解得出陆浑水库优化调度结果。针对典型年优化调度,选取不同汛限水位作为调度方案,得出提高水库汛限水位十分必要的结论;对于长系列优化调度,优化后多年平均发电量比实际增加了54.9%,为制定合理的水库调度方案提供参考依据。实例计算表明,该方法简单、快捷,避免了常规动态规划中存在的因离散值过多而陷入的"维数灾"问题。

梯级水库优化调度的改进ODDDP算法研究

“维数灾”问题和易陷入局部最优问题是梯级水库优化调度模型求解中的热点和难点。正交离散微分动态规划算法依据正交试验原理,解决了离散微分动态规划算法在求解水库群联合优化调度问题中的维数灾问题,但并未克服其依赖初始解质量和易陷入局部最优的缺陷。对此,借鉴入侵杂草算法空间扩散机制,引入高斯随机变量,并基于三角余弦函数的周期性质,设计提出了M-IWO-ODDDP算法,从算法全局搜索能力和搜索深度两方面,提高算法全局收敛能力。采用Schaffer、Shubert两种测试函数,分析测试了M-IWOODDDP算法的收敛性和鲁棒性。并以乌江流域11级梯级水库为例开展实例应用研究,结果表明,M-IWOODDDP寻优效果显著且对初始解质量无明显依赖性,算法收敛能力强、鲁棒性好。

人工鱼群算法与离散微分动态规划结合在水库优化调度中的应用

人工鱼群算法(AFSA)具有快速收敛到最优解附近的能力,建立人工鱼群系统模拟水库优化调度,将其所得到的解作为离散微分动态规划(DDDP)算法的初始试验轨迹,通过DDDP再次寻优,可以获得更优、更稳定的解,试验证明了AFSA与DDDP结合应用于水库优化调度的有效性。

基于灰色离散微分动态规划的梯级水库优化调度

针对梯级水库群优化调度中离散微分动态规划(DDDP)方法全局收敛性差及计算效率低的问题,本文提出了一种基于灰色系统预测方法的离散微分动态规划方法(GDDDP)。该方法以DDDP为基础,每次迭代前把历史迭代中得到的最优轨迹和历史预测轨迹组成的数据序列作为灰色系统预测方法的输入进行预测;然后在各个水库预测轨迹的基础上进行离散迭代求解,以此来提高算法的求解精度及计算效率;同时针对灰色系统预测方法对于振荡序列有较大误差的缺点,采用等差数列递推式改进了灰色系统预测方法。最后白山-丰满梯级水电站的调度结果也表明了GDDDP的有效性。

南水北调东线工程江苏段水资源优化配置

为更好地解决跨流域调水工程水资源配置问题,该文在水资源常规配置的基础上,将模拟技术与离散微分动态规划方法(DDDP)相结合,提出了"河-湖-梯级泵站"系统水资源优化配置模型。模型以整个系统的缺水量及抽水量最小作为综合目标:首先根据一定的湖泊运行规则按逆水流方向依次对各湖泊区间来用水进行模拟计算,以确定各湖泊区间在各时段的最大可供水量及可外调水量;在此基础上,以整个系统总抽水量最小为目标函数,各湖泊在每个时段的抽(弃)水量作为决策变量,建立多湖泊联合调度动态规划数学模型,采用DDDP法对其进行求解。以南水北调东线工程江苏段为例,采用该模型进行水资源优化配置,结果表明,该模型提高了整个系统的供水保证率,同时实现了可供水量在各区间各时段的均衡分配;在50%、75%和95%频率时,江苏可实现最大外调出省水量达14.08、14.18和12.70亿m3;同时,供水系统总抽水量分别可减少51.34、94.87和28.19亿m3,可见通过优化调度,降低了系统运行成本,实现了本地水和外调水的联合优化配置。

水库群防洪系统优化调度模型及应用

本文以澧水流域中上游江垭、皂市及宜冲桥 3个水库及其下游河道防洪系统联合优化调度问题为背景 ,建立了基于河道洪水演进方程与多目标离散微分动态规划的水库群防洪系统多目标优化调度模型 ,给出了一种离散微分动态规划与马斯京根洪水演进相结合多目标优化算法 .经计算分析 。

水库生态调度模型及算法研究

随着我国大规模流域开发,大量水库建设对河流生态系统造成了较大影响,如何通过水库合理调度来减轻水库对河流生态环境的负面影响,是当前水库运行调度研究中的一个热点问题。针对现行水库调度过分强调经济利益而忽视生态环境需水状况,致使部分大坝下游和库区发生生态环境退化的现象,从自然资源可持续发展的角度,探讨了水库生态调度的概念和任务,建立了水库生态调度多目标数学模型。该模型以经济效益、社会效益和生态环境效益组成的综合利用效益最大为目标函数,以综合利用要求为约束条件,包括灌溉、发电、航运、旅游、河口压咸和应急用水等。该模型为具有复杂约束条件的多目标规划模型。创建了可行搜索离散微分动态规划算法(FS-DDDP算法)对该模型进行了求解。

大伙房水库防洪优化调度研究

根据大伙房水库的特点,建立了大伙房水库防洪优化调度模型,模型适应了水库错峰调度的需要。调度模型采用离散微分动态规划法进行求解,不但缩短了求解时间,而且计算得到的最优泄量过程较均匀,减小了下游的洪灾风险。此外,通过采用模糊优选方法,较好地解决了多目标方案的优选问题,为实时调度提供科学的决策支持,从而进一步提高了水库的防洪效益。

水库群防洪优化调度模型研究

以澧水流域中上游的江垭、皂市及宜冲桥三库联合防洪优化调度问题为背景 ,建立了河道洪水演进方程与离散微分动态规划相结合的水库群防洪优化调度模型 ,提出了一种离散微分动态规划与马氏京根洪水演进相结合的大系统分解协调算法 .经计算分析 ,结果满意 .

梯级电站优化调度模型中全局寻优策略

针对梯级电站优化调度问题,结合现代优化方法与传统优化方法的优势,提出了一种遗传算法(Genetic Algorithms,GA)与离散微分动态规划(Discrete Differential Dynamic Programming,DDDP)相结合的全局寻优算法。该算法在实现过程中应用两级协调结构,第1级应用GA全局算法协调器进行计算,得到近似解并构成梯级调度问题的初始解;第2级应用DDDP局部算法微调器,将GA所得解推向全局最优解或全局最优解域。将其用于典型考题Rosenbrock函数以及三峡梯级电站进行仿真计算,结果表明该算法是稳定和有效的。

潘口水库蓄水运行对黄龙滩水电厂中长期发电调度的影响

堵河中下游的潘口水库正常蓄水运行后,将会对下游的黄龙滩水电厂发电调度产生较大影响。在潘口水库调度方式确定的情况下,利用有、无对比法,采用调度图和离散微分动态规划算法,研究了潘口水库正常蓄水运行后在丰、平、枯三个典型年对黄龙滩水电厂中长期发电调度的影响。结果表明,潘口水库的调蓄可明显提高平水年黄龙滩水电厂的发电量,降低其年发电耗水率;对于丰水年和枯水年,潘口水库调度期期初水位高于345m时也可在一定程度上提高其发电效益;在潘口水库调度期期初水位低于345m时,黄龙滩水电厂宜采用优化调度方式,并尽量提高其期初水位至245m以上。

飞行轨迹角等斜率变化的时间最优爬升轨迹

以飞机在垂直平面的运动方程为基础,视飞机为一质点,在飞行轨迹角等斜率变化的飞行模式下,提出了一种基于网格线的离散型动态规划算法。计算表明,在规定的爬升范围内,应用离散型动态规划法,可快速计算出最短时间。最后通过仿真得到了飞机最短时间爬升的最优轨迹,验证了所提算法的可行性。

确定内蒙古西山湾聚合水库系统稳定优化运行策略模型研究

大河口和西山湾水库是内蒙古自治区锡林郭勒盟多伦县境内滦河干流上两座重要枢纽工程,具有发电、灌溉、供水和旅游等功能。它们的优化调度关系到内蒙古正蓝旗、多伦县经济社会发展和浑善达克沙地生态建设。本文用离散动态规划方法以满足用户需水要求为目标确定了聚合水库稳定优化运行策略。

广州市白云区岭南围排水系统优化调度研究

通过建立大系统递阶分解协调模型,并用离散微分动态规划法(DDDP)进行求解,对广州市白云区岭南围区内的泵站闸门进行优化调度,使岭南围排涝系统在整个运行过程中处于最佳状态,充分发挥工程效益,节省运行费用,避免洪涝灾害给人民带来的损失。