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%。

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%.

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。

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。

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.

一个解非线性0-1整数规划问题基于罚函数的混合粒子群优化算法(英文)

利用罚函数思想把非线性0-1整数规划问题转化为无约束最优化问题,然后把粒子群优化和罚函数方法结合构造出一个基于罚函数的混合粒子群优化算法,数值结果表明所提出的算法是有效的.

基于加速混合遗传算法的非线性地表沉降模型参数优化研究

基于随机介质理论建立非线性地表沉降模型,将DFP变尺度算法嵌入到改进浮点编码遗传算法中,经加速循环得到加速混合遗传算法,对沉降模型参数进行优化分析。实例显示加速混合遗传算法优化地表沉降模型的三个参数的精度高于其它方法。

基于混合智能技术的非线性对象优化控制模型

提出了一种工业过程优化建模的系统化方法 ,即利用模式识别优化技术 ,对生产过程数据进行优劣分区 ,选取其优区和可控区数据 ,利用结合遗传算法的人工神经网络建立对象的数据驱动模型。实验结果表明 ,该模型有较好的适应能力 ,能很好地解决复杂系统的优化控制问题。

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综合能源系统优化配置研究

综合能源系统(integrated energy system,IES)的容量配置是系统运行稳定性及经济效益的重要影响因素之一,是系统规划阶段的重点研究内容。为探究电转气设备在系统中的最佳工作模式及储能设备、光伏、风机对系统经济性的影响,本文将上述设备引入综合能源系统,并以经济效益为优化目标,构建了计及容量配置约束、五母线平衡约束及储能约束的混合整数非线性规划模型。以北方某市民服务中心为例,验证了模型的有效性,并对6种运行方案做了对比分析。结果表明,电转气等设备的合理配置可以有效提高综合能源系统的经济性,为其后续运行阶段的研究提供了理论基础及技术支撑。

基于非线性混合整数规划的配电终端布点优化研究

提出一种考虑供电可靠性和经济成本的配电自动化终端布点优化方法,在架空馈线安装故障指示器、电压时间型终端和电压电流型终端,在电缆馈线安装故障指示器、二遥终端和三遥终端,对配网进行配电自动化改造以提高供电可靠性,可靠性指标取为用户年平均故障停电时间,故障影响模式根据配电终端类型确定。用Java语言编程实现,从XML文件读取配网数据,使用JGraphT图形库存储配网拓扑信息,建立非线性混合整数规划模型,使用建模系统Gams求解模型,为便于工程实施,分阶段输出优化结果。采用某市的配电终端布点规划作为算例,验证了方法的可行性。

带自由变量的符号混合整数非线性规划问题的全局优化

本文针对带自由变量的符号混合整数非线性规划问题(SMINLP)提出一种全局优化算法.该算法首先利用等价转化将(SMINLP)中的自由变量转化为正变量,再利用凸化技术建立其凸松弛规划(RCP).通过对(RCP)可行域的细分及一系列(RCP)的求解过程,使得提出的算法具有全局收敛性.

基于混合逻辑的非线性系统多模型预测控制

针对已有的多模型预测控制算法在模型预测过程中采用局部线性模型进行预测向产生的预测误差较大这一问题,本文将非线性过程的多模型描述与输出预测之间的因果关系以约束条件的形式引入到模型预测控制的设计中,将非线性过程描述成为一个混合逻辑动态系统模型,模型切换规则以先验知识的形式引入到多模型预测过程中,该模型可以全局地表征非线性过程的特性,从而解决了多模型约束非线性预测控制的模型预测与模型切换问题．

天然气稳态运行优化的混合整数模型及其算法

天然气稳态运行优化问题的难点在于网络结构复杂、规模大、目标函数及约束高度非线性.针对其混合整数非线性规划模型,基于网络约简和线性化技术,建立了线性近似模型,并提出一种新的求解算法.将新算法用于优化我国西部天然气管网系统,结果表明所提算法是有效的.

多目标短期梯级水电优化调度混合整数模型

为了充分体现水电优化调度带来的效益,提出了多目标短期梯级水电优化调度的混合整数模型。模型综合考虑水电发电效率和调峰性能,采用了系统中总剩余负荷量和剩余负荷峰谷差两个指标来评价优化方案。针对模型中的多个目标函数以及非线性的机组运行约束,基于模糊隶属度函数和混合整数建模方法,将多目标非线性优化问题转化为单目标混合整数线性规划问题(mixed-integer linear program,MILP),并采用先进的MILP软件包进行求解。通过某地区大规模梯级水电系统的算例分析,结果表明了所提模型的合理性和有效性。

基于混合非线性规划的混合式齿轮减速器离散优化设计

以工程实例(弧齿锥齿轮-斜齿圆柱齿轮三级减速器)为研究对象,构建混合式齿轮减速器优化模型,该模型中含有离散型变量(模数)、整型变量(齿数)和连续型变量(齿宽、螺旋角等),是一种复杂的混合非线性规划问题。在优化求解中,提出了一种新的优化求解算法,该算法实现了模数、齿数等变量的离散取值,弥补了以往优化设计中将离散变量作为连续变量求解的不足。优化结果表明:优化方案符合工程设计的需要,并在减小减速器体积、节省材料等方面具有显著的现实意义。该离散优化算法在上海振华港机的齿轮箱设计中得到成功应用,并作为相关设计的重要参考资料。

一种新型非线性混合变量遗传优化算法及其应用研究

文章针对一般约束非线性混合整数规划问题 ,在设计了新的编码方案和遗传算子的基础上 ,提出一种新型遗传优化算法 .将其应用于对集群目标射击导弹作战效能优化问题 ,验证了算法的有效性 .

基于节点状态优化的配电网故障恢复混合整数线性规划方法

为准确、快速地获取配电网故障恢复最优策略,提出基于节点状态优化的故障恢复混合整数线性规划方法。首先提出节点状态变量概念及其节点属性和电源属性,在此基础上建立节点状态变量-开关状态变量的线性函数关系,即开关状态线性模型;然后运用恒功率负荷线性化方法,建立基于基尔霍夫定律的电流及电压线性等式,等式中节点电压及支路电流等状态变量受节点状态变量及开关状态变量的约束;最后形成以切负荷及开关操作次数最少为目标的故障配电网最优潮流混合整数线性规划模型,即故障恢复模型。算例仿真验证了所提模型的合理性及有效性。