Coordinated scheduling of production and logistics for large-scale closed-loop manufacturing using Benders decomposition optimization

This paper studies coordinated scheduling of production and logistics for a large-scale closed-loop manufacturing system by integrating its manufacturing and recycling process. In addition to the forward manufacturing process, different recycling units in reverse recycling process are also studied. A decentralized network is designed to formulate the coordinated scheduling problem as a mixed integer programming model with both binary and integer variables. As the problem for closed-loop manufacturing is large-scale and computational-consuming in nature, the model is divided into integer variable sub-models and complex binary variable sub-models for preprocessing and reprocessing respectively. An iterative solution approach by Benders decomposition is developed to accelerate the solving efficiency in large-scale case by updating custom constraints. A case study is conducted to investigate the managerial implications of the decentralized network for the closed-loop manufacturing system. Computational experiments demonstrate the validity and efficiency of the proposed iterative solution approach for the large-scale scenarios.     

区间二型模糊免疫PID在环己烷无催化氧化温度控制系统中的应用

环己烷无催化氧化过程具有非线性、多变量耦合、大时滞等特点,使用常规比例积分微分(PID)控制方案无法达到理想的控制性能。提出了一种区间二型模糊免疫PID控制器,其本质上是一种基于免疫PID的非线性控制器,利用区间二型模糊逻辑系统来逼近免疫反馈律中的非线性函数,以提升控制器处理和逼近复杂不确定非线性系统的能力。将所提出的控制器应用于环己烷无催化氧化温度控制系统,仿真结果表明该方法是有效的。     

控制器模态不匹配的半马尔可夫系统的可达集分析

研究了控制器模态不匹配的半马尔可夫跳变线性系统的可达集.在不考虑有界转移速率约束的情况下,设计了模态与系统模态不匹配的控制器,得到了系统状态轨迹有界的充分条件.然后,分别研究了模态独立和模态依赖的控制策略,进一步讨论矩阵中含有不确定的概率和部分已知的矩阵情况.最后,通过算例和仿真结果验证了模态不匹配控制方法的有效性和优...     

Group-based multiple pipe routing method for aero-engine focusing on parallel layout

External pipe routing for aero-engine in limited three-dimensional space is a typical nondeterministic polynomial hard problem, where the parallel layout of pipes plays an important role in improving the utilization of layout space, facilitating pipe assembly, and maintenance. This paper presents an automatic multiple pipe routing method for aero-engine that focuses on parallel layout. The compressed visibility graph construction algorithm is proposed first to determine rapidly the rough path and interference relationship of the pipes to be routed. Based on these rough paths, the information of pipe grouping and sequencing are obtained according to the difference degree and interference degree, respectively. Subsequently, a coevolutionary improved differential evolution algorithm, which adopts the coevolutionary strategy, is used to solve multiple pipe layout optimization problem. By using this algorithm, pipes in the same group share the layout space information with one another, and the optimal layout solution of pipes in this group can be obtained in the same evolutionary progress. Furthermore, to eliminate the minor angle deviation of parallel pipes that would cause assembly stress in actual assembly, an accurate parallelization processing method based on the simulated annealing algorithm is proposed. Finally, the simulation results on an aero-engine demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed method.     

基于时频分析和改进差分进化的多点泄漏定位方法

当管道同时发生多个泄漏点时,多个泄漏点的声波信号出现混叠,从而影响泄漏声信号的传播和衰减规律。在多点泄漏声波信号混叠的情况下,传统的泄漏定位方法无法对多个泄漏点进行有效定位。为此,提出了一种基于时频分析和改进差分进化的多点泄漏定位方法。由于变分模态分解(variational mode decomposing, VMD)的分解模态个数对特征提取有影响,因此采用能量函数估计分解模态个数,从而对VMD改进。然后采用改进VMD对多点泄漏声波信号进行处理。另外,通过时频分析(time-frequency analysis, TFA)估计多个泄漏点数量,从而得到多点泄漏的定位函数。差分进化(differential evolution, DE)算法易陷入局部最优,在进化后期收敛速度较慢,采用粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法提高DE的全局收敛速度,并通过改进的差分进化算法估计多个泄漏点的位置。在管道现场进行多点泄漏的模拟试验,试验结果表明该方法能够准确地估计多点泄漏位置,泄漏定位的最小误差为18 m。     

改进遗传算法优化多偏差控制加热炉支管平衡

针对加热炉各支管温度的跟踪和平衡控制问题,提出了改进遗传算法优化多偏差控制加热炉支管温度跟踪和平衡的方案。该方案利用各支管原料混合后的温度和各支管温度的偏差,通过对进料流量和燃料流量的调控,不仅确保了调节过程中总管流量不变,而且实现了各支管温度跟踪和平衡的双重目标。同时,因为把多个支管作为一个整体来分析,所以避免了对相邻支管温度反复进行比较。利用改进遗传算法对多偏差控制技术的控制器参数进行优化,克服了控制器参数整定的困难。仿真结果表明,改进遗传算法优化多偏差控制方案具有可行性和有效性。     

基于AR⁃PLS的FCM聚类在线性能评价

传统偏最小二乘法(PLS)在工业过程建模中运算过程繁琐,复杂工业过程的性能评价模型难以在线获得。采用自回归潜结构投影(AR?PLS)算法对相关过程数据建立预测模型,通过模糊C均值聚类算法划分输出数据的性能等级,建立一种在线性能评价模型。仿真结果表明,该方法相比传统偏最小二乘法建模过程简便,计算复杂度低,具有一定的应用价值。     

基于Q学习的异构多智能体系统最优一致性

对有领导者的异构离散多智能体系统的最优一致性问题,提出了一种无模型的基于非策略强化学习的控制协议设计方法。由于异构多智能体系统的状态矩阵不同,其局部邻居误差的动态表达式比较复杂。与现有的多智能体系统分布式控制方案相比,所提算法减少了计算的复杂性。首先,建立由增广变量构造的多智能体系统全局邻居误差动态表达式。其次,通过二次型形式的值函数得到耦合贝尔曼方程和Hamilton?Jacobi?Bellman（HJB）方程。再次,求解耦合HJB方程的最优解,得到多智能体最优一致性的纳什均衡解,并给出纳什均衡证明。从次,基于无模型的非策略Q学习算法,求解多智能体最优一致性的纳什均衡解。最后,利用批判神经网络结构,结合梯度下降法实现了所提出的算法,并通过仿真实例验证了算法的有效性。     

基于向量投影的代谢支持向量机乙烯精馏产品质量软测量建模

针对支持向量机(SVM)增量学习过程中易出现计算速度慢、稳定性差的缺陷,提出了一种基于向量投影的代谢支持向量机建模方法.该方法首先运用向量投影算法对训练样本进行预选取来减少样本数量,提高SVM建模速度.然后将新增样本"代谢"原则引入SVM增量学习过程中,以解决因新增样本不断加入而导致训练样本数量"爆炸"的问题.最后将该方法用于乙烯精馏产品质量软测量建模,实验结果表明,与传统SVM和最小二乘支持向量机(LSSVM)相比,向量投影的代谢SVM具有更好的预测结果.     

基于模型依赖平均驻留时间的H∞输出跟踪控制

使用模型依赖平均驻留时间方法研究一类切换时滞系统H∞输出跟踪问题。使用多Lyapunov函数方法理论,给出模型依赖平均驻留时间所满足的条件,确保所研究的切换时滞系统是指数稳定的且具有H∞输出跟踪性能,同时给出状态反馈和跟踪误差积分相结合的控制器设计方案。不同于单一平均驻留时间方法,模型依赖平均驻留时间方法,允许切换系统的每一个子系统具有各自的平均驻留时间,因此降低了结果的保守性。最后,通过仿真算例验证所获得理论结果的有效性和正确性。