基于Pareto最优均衡理论的无人驾驶汽车稳定跟踪控制研究

针对无人驾驶车辆在高速转弯工况下轨迹跟踪精度及稳定性下降的问题,通过将轨迹跟踪控制和稳定性控制视为动态博弈过程中的参与者,提出了一种基于Pareto最优均衡理论的轨迹跟踪与稳定性协同控制策略。首先,基于模型预测控制,设计了车辆轨迹跟踪控制及稳定性控制模型。其次,根据轨迹跟踪与稳定性控制的代价函数设计了全局代价函数,通过Pareto最优均衡理论对两者的权重进行动态博弈,在满足约束条件下实现目标任务全局性能最优。最后通过Simulink&CarSim建立联合仿真模型,在双移线工况下对所提方法进行对比验证。仿真结果表明,所提方法相较于定权重路径跟踪与稳定性协同控制器,能有效提升车辆轨迹跟踪控制精度并保证较好的行驶稳定性。

基于Pareto最优均衡理论的商用车路径跟踪与抗侧倾协同控制研究

针对商用车路径跟踪横向控制与抗侧倾控制相互耦合的问题,将横向控制和抗侧倾控制视为动态博弈过程中的参与者,提出一种基于Pareto最优均衡理论的横向-抗侧倾协同控制策略。首先,建立商用车横摆-侧倾耦合模型,并利用车辆的横向位置、航向角和道路预瞄信息将其增广为智能车-道路闭环模型;其次,基于线性二次型最优(LQR)控制理论设计了分散式横向-抗侧倾控制器作为对比,在分散式最优控制器基础上,进一步充分考虑博弈参与者之间的控制交互,设计了一种基于合作式Pareto最优均衡理论的横向-抗侧倾协同控制策略;最后,选取蛇形线工况对两种控制策略进行仿真验证,结果表明,相比于分散式最优控制器,本文中提出的基于Pareto最优均衡理论的协同控制器能在有效提高路径跟踪精度的同时保证较好的侧倾和操纵稳定性。

考虑Pareto最优的列车运行图与维修天窗协调优化

列车运行图与维修天窗之间的冲突始终无法避免,且维修天窗开设时间的长短显著影响列车总运行时间。针对此问题,综合考虑维修天窗对列车运行造成的限速约束、车站到发线数量约束等,建立列车总运行时间最小,以及维修天窗实际开设时长与理想时长总偏差最小的双目标混合整数规划模型;对困难约束设置中间辅助变量将模型线性化以提高求解效率,并设计约束转换算法求解双目标模型的Pareto最优;微观化处理铁路线,将站内资源和站间资源细化为一系列行车资源单元,得到更加符合实际旅客运输需求的运行图。以某地区铁路线夜间开行列车及维修天窗开设计划为研究背景,调用商业软件求解双目标函数模型的Pareto最优,并对双目标模型的最小支配解和最优支配解进行对比分析;针对最优支配解下的列车进入、离开行车资源单元的时间、停站作业时间及维修天窗的开始时间及开设时长,绘制列车运行图。求解结果表明:模型在满足维修天窗最小开设时长的同时,能够兼顾列车运行总时间最小和维修天窗开设时长更充裕。基于最优支配解绘制的列车运行图表明:微观路网下的列车运行时刻表优化结果更符合实际旅客运输生产作业需要。研究结果可为铁路运营管理部门进一步优化列车运行图编制与维修天窗开设提供参考。

基于Pareto解集的工业园区微网优化配置研究

工业园区各类能源耦合性较差,不同能源系统独立运行,能源利用率较低,需从多类能源互联集成和互补融合入手,提高能源的综合利用效率和可再生能源的利用率。提出了一种工业园区综合能源微网方案,以总成本、污染治理费、电网可靠性、风光互补性为目标函数和约束条件,建立了多能微电网优化模型。设计了一种基于Pareto最优解集的多目标差分算法并采用熵权法确定每个评价指标的权重,将多目标运算转化为单目标运算。仿真结果表明,该算法在微电网端可有效降低传统能源的消耗,加强清洁能源的有效利用,减少碳排放量并降低系统运行成本。

不连续多目标博弈弱Pareto-Nash均衡解的存在性与Hadamard良定性

该文主要考虑不连续多目标博弈问题解的存在性和良定性.首先将不连续条件更优回应保障推广到n人多目标博弈,证明了其弱Pareto-Nash均衡点的存在性定理.更进一步地,研究了此类不连续n人多目标博弈的Hadamard良定性.这些结果推广了P.J.Reny等的研究成果.

创建“小而优”学校,促进海岛义务教育优质均衡发展——嵊泗县枸杞乡小学的实践

为让每个海岛小规模学校的孩子在家门口享有优质的义务教育,海岛小规模学校须在“小而优”上下功夫。嵊泗县枸杞乡小学在推进“小而优”学校创建工作中,注重加强硬件设施建设,深化课程改革,打造优质教师队伍,促进学生全面发展,实现了教育教学质量的稳步上升,成为舟山市首批“小而优”学校中的一员,并获评示范学校。

基于Pareto解的面板堆石坝施工工期-质量-成本均衡优化研究

大坝工程中能否对工期、质量、成本3大核心要素进行综合均衡优化,是评价工程项目的重要衡量标准.针对目前大坝工程施工缺少工期-质量-成本均衡优化研究,且多目标均衡优化最优解非唯一、存在一组Pareto解集的问题,建立了面板堆石坝施工工期-质量-成本均衡优化数学模型,并建立了Pareto叠加模型对组合解支配关系进行求解.结果表明:基于工序Pareto解的组合解大部分仍为Pareto解;通过对线性加权和法与TOPSIS法的比较分析,验证了耦合线性加权和法的可行性.基于Pareto叠加模型结论并结合多属性效用函数提出了改进的耦合线性加权和的带精英策略非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),降低了算法的计算复杂度且提高了计算效率和鲁棒性,克服了最优解非唯一的问题.同时,结合某面板堆石坝工程,运用改进算法提高了计算效率,并优选了符合工程实际的最优折衷方案.

工期—成本—质量的模糊均衡优化及其Pareto解

针对实际工程项目中存在的不确定因素,通过对工期、成本、质量3个目标函数相互关系的模糊描述,以工序持续时间为决策变量,建立了基于三者的模糊均衡优化模型.为了求解该模型,在微粒群算法的基础上提出遗传免疫微粒群算法,通过测试函数的Matlab仿真验证了算法的有效性,并用于实际工程项目模糊均衡优化问题的计算,得到多组模糊的Pareto最优解,同时绘制相应的3维散点图,为决策者的选择提供准确和直观的依据.研究结果表明,所构建的工程项目工期—成本—质量的模糊均衡优化模型构建的合理性,同时表明遗传免疫微粒群算法在求解该模型方面的有效性.

减税降费政策对宏观经济影响及最优税率选择——基于可计算一般均衡模型的模拟分析

减税降费政策的持续推进会对我国未来经济发展形成怎样的影响?各税种是否存在一个对经济增长的最优税率?这是后疫情时代我国财税政策不得不面对和回答的重大现实问题之一。本文通过可计算一般均衡模型(CGE模型)的量化分析显示,减税特别是增值税、所得税各税种的减税政策能够提振经济,但是降低关税税率对经济增长的效应并不明显;从减税对三大产业的影响来看,资本增值税、个人所得税减少对制造业影响较大,劳动增值税和关税减少对农业、服务业影响较大;从最优税率来看,资本增值税、劳动增值税和个人所得税存在符合经济增长的最优税率,而企业所得税和关税并不存在。因此,应进一步下调增值税税率,以应对当前的经济复苏乏力;加快推进个人所得税改革,通过持续增加居民可支配收入促进消费恢复;综合考虑增值税、所得税以及关税减税的不同经济效应,提升结构性减税政策的精准性。

ATIS与收费策略下多用户随机均衡的效率损失

考虑ATIS作用的交通网络,用户具有交通信息接受程度的异质性;进一步,考虑实施道路收费策略情形下,用户具有时间价值的异质性;基于这两类异质性,研究了ATIS下异质性交通网络的效率损失问题。用户对ATIS系统的响应程度,亦即ATIS信息遵从率,是影响ATIS系统运行效率的关键因素。因此,通过ATIS信息遵从率参数的引入,将用户分为不同类型。假设用户均按照随机方式进行择路,建立了基于时间准则与基于费用准则的多用户Logit-随机均衡变分不等式。当系统总出行成本包含收费时,建立了多用户双准则系统最优模型,界定了多用户Logit-随机均衡相对于多用户系统最优的效率损失,推导出效率损失上界;进一步分析了当路段阻抗函数为多项式情形时,引入了自由流出行时间参数,给出了双准则下效率损失上界的解析式,分析了效率损失上界与各参数之间的关系。研究结论表明,双准则下效率损失上界为ATIS信息遵从率的减函数;此外,效率损失上界与路段阻抗函数、用户时间价值及其对路网的熟悉程度、路网本身复杂程度等因素有关。最后,通过算例验证了结论的有效性。

一般均衡与pareto最优关系的探讨

用构建数学模型的方法探讨了私有制经济系统中一般均衡和pareto最优的关系,并以私有制经济第一、第二福利定理的形式对其进行了证明.

绿色经济、资产泡沫与最优政策:基于带有多部门资产泡沫的动态一般均衡视角

发展绿色经济是实现经济高质量发展的必然要求。本文试图回答发展绿色经济与经济增长和家庭福利之间的关系,并求解对应的最优政策水平。通过构建包含增长的一般均衡模型并在绿色部门中引入资产泡沫,发现绿色泡沫的出现能够缓解绿色部门的流动性约束,从而带来绿色部门相对传统部门的规模扩张。但在一定的参数条件下,经济增速会下降,这取决于泡沫的信贷放松效应和再分配效应。同样,针对绿色部门的补贴政策也有可能使得绿色部门扩张和经济增速下降同时出现。随着家户对绿色部门偏好的增加,虽然最优政策水平下所隐含的经济增速可能会下降,但是居民的福利水平是上升的。本文所构建的模型框架也可用以讨论高质量发展和绿色经济的关系,以及更加广泛的经济增长与结构转型问题的分析。

碳交易市场最优减排量与碳排放权均衡价格研究

为了实现政府承诺的减排目标,亟需完善碳定价机制并制定连贯的减排计划。本文以发电企业为研究对象,建立总合规成本最小化的随机均衡模型,在2021—2030年减排目标的约束下,使用哈密顿-雅可比-贝尔曼(HJB)方程将构建的最优控制问题归结为解偏微分方程问题,获得企业的最优减排量和最优交易量,进而得到碳排放权均衡价格及全社会最优减排量的解析解。为了验证模型,使用实际数据进行情景分析和敏感性分析。通过情景分析,得到合规期内的碳排放权均衡价格和全社会最优减排量。通过敏感性分析,比较各种清洁能源替代非清洁能源发电的边际减排成本,发现发电企业能源燃料优先使用顺序为水能、太阳能、陆上风能、核能、海上风能、天然气。研究结果为全国碳市场碳排放权提供定价基准,同时为中国通过市场化手段实现碳减排目标提供理论依据。

多人微分对策Pareto最优解的最优均衡值算法

引入多人微分对策的最优均衡值和最优均衡解概念。在某种凸性条件下最优均衡解集是Pareto最优解的凸本质连通区域。利用最优均衡解将问题等价地转化为求解单目标最优控制问题。该方法可推广到求解局中人拥有不同权重的情形,为求解多人合作微分对策问题提供了一种简单的、新的途径。

基于能量枢纽的沼–风–光综合能源系统双层协同优化配置

针对沼-风-光乡村综合能源系统协同优化问题,构建了综合能源系统能量枢纽模型,并提出沼-风-光综合能源系统配置-运行协同优化双层规划模型,上层以年化总成本最小和碳排放量最小为目标,采用NSGA-II算法获取配置方案Pareto最优解集;下层以运行成本(包括碳排放成本)最小为目标获取最优运行方案,引入启发性规则,排除上层输入配置方案可能存在的设备冗余,加速上层优化配置。通过对福建某乡村沼-风-光综合能源系统进行算例验证,结果证明了所提优化配置和运行方案的多元性和优越性。

基于改进鲸鱼优化算法的同步相量测量单元多目标优化配置

针对因配电网节点数目多但投资成本少造成的同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)供需不平衡问题,建立了考虑PMU配置个数、状态估计误差的PMU多目标优化配置模型,优化问题的目标是最小化所需的PMU个数和最小化状态估计误差。并提出一种改进鲸鱼优化算法来求解模型。首先引入非支配排序和拥挤度计算来选择并排序Pareto非支配解,保证算法求解全局最优值的能力,其次引入Levy飞行策略对鲸鱼优化算法的螺旋更新位置进行变异扰动,使算法不易陷入局部最优。最后,采用优化配置模型对IEEE 33标准节点系统进行仿真计算。结果表明,与遗传算法和粒子群算法相比,采用改进鲸鱼优化算法求解PMU多目标优化配置模型具有更高的可行性和有效性。

能耗均衡与节能的自适应水下路由协议

针对水下传感器网络中节点能耗不均衡和能量有限的问题,提出一种能耗均衡与节能的自适应水下路由协议ECBES(energy consumption balanced and energy saving adaptive underwater routing protocol)。构建双区非均匀分层拓扑。基于能耗均衡因子,利用拓扑和节点剩余能量计算节点转发优先级,实现自适应转发节点选择,均衡网络能耗。与此同时,通过候选转发区域各分区域中节点参与转发数据包的比例确定次优候选转发区域,将次优候选转发区域作为初始策略,利用策略迭代思想确定最优候选转发区域,保证投递率的同时减少不同网络规模中重复数据包的转发,降低网络的整体能耗。仿真结果表明,ECBES相比VBF、ES-VBF和ALRP,在不同节点数量下,节点死亡率均最低,在保证数据包投递率的同时,能耗最少。

约束多目标优化问题的一类内-外混合罚函数方法

该文提出一种内-外混合罚函数方法求解具有等式和不等式约束的多目标优化问题.其中罚函数由目标函数,内点罚函数和可行集外点罚函数构成.在适当的条件下,借助具有单调性的辅助函数,证明了算法所生成的迭代序列收敛于问题的Pareto最优解或弱Pareto最优解.同时给出了三个数值实验来验证算法的可行性.最后将算法应用于解决多指标交通网络最小费用流问题,并与线性加权法进行比较,结果表明该算法在时间成本上具有明显的优势.

多目标优化非单调线性加权牛顿算法

本文提出了一种求解多目标优化问题的非单调线性加权牛顿算法。在目标函数有下界且梯度Lipschitz连续的条件下证明了算法的全局收敛性。在目标函数满足二次连续可微且局部强凸的条件下,证明了该算法具有局部超线性收敛速度。数值实验结果表明,相比于单调线性加权牛顿算法,该算法能够更加高效地求解多目标优化问题。

机械臂时间-冲击最优轨迹规划

为了提高机械臂的工作效率,减少运动过程中的冲击,提出了一种基于多目标粒子群优化算法的时间-冲击最优轨迹规划方法。针对机械臂的位置以及各阶导数曲线不连续问题,采用5次B样条曲线构造插值轨迹,以保证速度、加速度以及加加速度光滑连续。采用惩罚函数法将带约束的优化问题转化为无约束问题,减少算法的计算时间。为了产生分布良好的Pareto最优边界,通过计算解集间聚集密度的方法保持Pareto最优边界良好的分布性。得到分布均匀的Pareto解集后,将两个目标分别采用最大最小归一化的方法消除在解的选取时由于量纲不同所带来的影响。最后通过仿真验证所提出方法的准确性,为机械臂轨迹优化提供理论参考。