基于近似Hessian矩阵的修正网格自适应直接搜索算法

针对网格自适应直接搜索算法寻优效率低和收敛速度慢的问题,提出了一种基于近似Hessian矩阵的修正网格自适应直接搜索算法。基于正交三角分解,提出一种产生探测方向集的算法,用于构建搜索步目标函数的二次模型函数和约束函数的线性模型函数。运用泰勒展开式、秩一校正及线性回归的思想,并改变部分参数解决子问题,得到局部最优解。在探测步中,以试验点为中心按照新的探测方向集进行局部搜索,在理论上证明了新算法的收敛性。通过对不同维数的测试函数分析可知,与原始的网格自适应直接搜索算法相比,该算法的迭代次数明显减少。

频率捷变雷达跟踪海面低空目标的频点自适应优化技术

针对雷达跟踪海面低仰角目标产生多径效应引起的仰角测量误差问题,本文建立了海面多径反射和频率捷变下低角误差测量模型,提出了一种基于频率捷变自适应优化的改善低角测量误差方法。该方法通过宽带频率捷变去除目标信号与多径反射信号的相关性,利用网格自适应直接搜索算法(Mesh Adaptive Direct Search Algorithms,MADS)优化频点技术,根据不同距离、不同高度和不同海情产生多径效应的大小自动选择频点改善误差,形成了雷达自适应频率捷变对抗海面低空目标多径的方法。仿真结果表明,该方法能根据不同情况自动选择低误差频点,控制每一个距离的低角测量误差在±2 mrad内,基于网格自适应直接搜索的频点优化算法也大大提高了频点选择速度,减少了迭代次数,表明了该优化算法的有效性。

考虑碳交易机制的海港综合能源系统电-热混合储能优化配置

随着港口电气化进程逐渐加速,单一的港口供能方式正在向多种能源深度融合演变.为响应我国“碳达峰、碳中和”战略目标,进一步提升海港综合能源系统的经济与环境双重效益,提出一种考虑碳交易机制的电-热混合式储能优化配置方案.首先,建立海港综合能源系统模型,并给出计及碳交易市场的交易方案;其次,构建双层优化配置框架,上层优化配置混合式储能容量,下层引入碳交易机制,满足港口综合能源系统低碳经济运行需求;最后,结合网格自适应直接搜索法与自适应混沌粒子群算法优势,利用混合式优化算法对双层优化模型进行求解.以天津港的实际运行数据为例,验证该方法的有效性.算例结果表明,所提方法不仅可以降低系统的投入成本,还能显著减少港区碳排放,从而进一步提升港口经济和环境效益.

基于GMADS与问题信息的车间单元上下料口布局优化方法

为了适应定制化、快速响应的市场需求,考虑物料储运系统有限运载能力的设施布局问题日益重要。针对具有单向多重封闭回路自动导引小车(AGV)的智能车间制造单元上料与下料(P/D)口布局问题,研究了将智能搜索算法与无导数直接搜索算法相结合的仿真优化方法。建立以最小化平均运输总成本为目标函数,以P/D口几何位置和AGV平均拥堵时间等车间运行过程性能指标为约束的优化模型;针对该模型的目标函数没有封闭的数学表达形式的特点,设计了一种基于仿真的遗传网格自适应直接搜索算法(GMADS)求解该模型;提出一种基于仿真信息与问题特征的方法,改善算法搜索方向,提高解的质量及算法的效率;通过设计对比实验和实际智能车间的应用案例,验证了所提优化算法求解车间单元P/D口布局问题的有效性、优越性及其应用价值。

共享电动汽车系统车队规模与停车泊位数优化

基于流体排队逼近理论,将共享电动汽车系统用户在车站取车和在路径上用车分别描述为与车站、路径状态相关的流体排队模型,从运营商、用户、公众利益三方出发,考虑用户出行需求与拥堵的交互影响,建立以运营商日利润最大化为目标,以用户还车和引入共享车后的道路拥堵为约束的混合整数非线性模型(Mixed-Integer Nonlinear Programming,MINLP),联合优化共享电动汽车系统车队规模和停车泊位数。设计网格自适应搜索算法(Mesh Adaptive Direct Search,MADS)和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对优化模型进行求解,结果显示,MADS算法收敛速度更快,在优化结果和求解效率上更具优势,平均求解时间为2.71 h,仅为遗传算法的1/3。利用成都市出租车行程数据,分析需求、道路拥堵、定价对优化结果的影响,结果表明:(1)系统停车泊位数与车队规模比值处于1.8~2.7时能够解决车站溢出严重的问题,并获得最大利润;(2)忽略需求、拥堵交互影响的系统将全面降低运营商利润、车辆利用率和系统服务率;(3)在一个城市处于中度拥堵时(全网平均道路占有率处于0.68~0.80),考虑交互影响的系统将获得最大利润,而忽略交互影响的系统将最大化高估用户需求。