递阶变时域滚动优化生产控制策略

为降低柔性制造系统生产控制策略求解的复杂性, 提出递阶变时域滚动优化生产控制策略. 该策略利用动态规划结合变时域滚动优化技术, 通过对目标性能泛函积分上限的重新定义,把求解多维随机最优生产控制问题递阶为求解期望意义下的最优生产控制问题, 并通过在一维方向上的变时域滚动优化来逼近原始问题的最优解. 同时给出了该策略的优化算法,仿真结果表明该策略快速有效, 避免了直接求解偏微分方程带来的困难, 提高了控制的精确性和实时性,使生产满足准时制.     

复杂成组凝析油气田开发规划的递阶优化方法

对于带油环带底水的复杂成组(多个)凝析油气田,本文在研究解决开发中的综合技术经济问题的基础上,提出并实现了运用动态规划进行单个疑析油气田最优开发规划的思想,提出并初步运用了大系统分级规划及递阶控制原理进行复杂开发系统最优规划的思想。本文建立并求解了复杂成组凝析油气田开发系统最优规划的二级递阶优化数学模型。第一级是高阶的总体最优协调模型,第二级是低阶的动态规划模型群。并将全部研究成果应用于解决我国华北苏桥地区复杂成组凝析油气田开发系统最优规划决策问题。     

复杂双容水箱系统的递阶预测控制优化算法

针对复杂双容水箱系统,以控制两个下水箱液位跟踪设定值为设计目标。为实现良好的水箱液位控制效果,首先构造液位控制的无穷时域性能指标,建立了复杂双容水箱无穷时域性能优化问题的数学描述;随后将基于时间分解协调的递阶优化和预测控制的滚动优化思想引入水箱液位控制,将优化时域较长所引起的大规模参数优化问题分解为各时间点上独立的小规模参数优化问题,从而得出显式优化解,取得较优的水箱液位控制效果。     

用大系统递阶控制理论进行跨流域水电站群的补偿调节

本文根据水电系统规划阶段的特点,建立了跨流域水电站群补偿调节优化的数学模型,并运用大系统递阶最优及控制中的分解——协调理论,将原来的高维问题分解为一系列独立的低维子问题,用逐步优化方法逐一求解,然后采用常用的梯度协调法协调主、子问题,从而达到总体最优。文中已给出实例,验证了该法的可行性,并得到了较为满意的结果。     

多重威胁下的无人机自主避障航迹规划

无人机作为一种新兴的无人作战力量和不可或缺的民用设备,现已渐渐融入到国家安全和社会发展中的各个方面,航迹规划是保障无人机顺利完成既定任务的核心环节.为解决规划空间存在诸多静态和动态威胁的实时航迹规划问题,提出了一种基于滚动时域的无人机自主避障航迹规划方法.首先将航迹规划模型构建为单目标函数优化问题,根据无人机简化运动学模型和约束条件,采用滚动优化策略生成最优航迹序列;然后对最优航迹序列之间的航迹再一次采用滚动优化策略产生子序列,综合考虑威胁和飞行约束,利用负梯度下降法搜索航路点,采用遗传算法对子序列进行规划;最后经反复滚动迭代优化可得近似全局最优航迹,同时利用贝塞尔曲线对航迹进行处理,使其表征实际的飞行航迹.实验仿真结果表明:验证了模型的合理性和方法的有效性;具有良好的威胁规避能力并能规划出一条光滑航迹;与全局规划方法相比,该方法减少了收敛时间,实时性更强,能够快速、鲁棒地收敛到近似全局最优解.     

多周期易腐库存模型及一种启发式算法

易腐物品的特点导致了求解其最优库存策略的复杂和困难.以易腐物品的订货量以及即将到期物品的销售价格为决策变量对长时期多阶段补充的库存系统建立了随机动态规划模型,并利用一启发式方法将长时期多阶段、不易求解的随机动态规划模型转化为易于求解的短时期单阶段的库存优化决策问题,求解了系统长期运行期望利润最大的库存策略.最后通过一算例对该启发式方法的有效性进行了分析.     

伴随方法在亚轨道飞行器预测制导中的应用

提出了一种求解最优两点边值问题的改进型伴随方法,并将其应用于一类以固体火箭发动机为动力的亚轨道飞行器轨迹优化问题中,间接得到一组平滑控制量;利用标称轨迹线性化概念,对该飞行器在标称轨迹附近做一阶泰勒展开,在给定可用姿态指令和摄动、干扰的上界条件下,利用滚动时域控制技术,得到了在系统摄动和干扰存在情况下拥有高精度、快速鲁...     

基于Petri网仿真的柔性生产调度——蚁群-遗传递阶进化优化方法

利用受控赋时Petri网对柔性生产线调度中的离散事件建模,此Petri网模型由过程流子网、资源子网和调度控制子网通过同步变迁连接而成.在由Petri网仿真运行获得调度性能评价的基础上,采用两级递阶进化优化方法求解柔性生产过程的优化调度问题.首先由蚁群优化方法优化加工路径,然后根据蚁群在信息素指引下所构造的加工路径,采用遗传算法优化在同一机器上加工的作业排序.应用蚁群优化原理提出了加工路径优化问题的信息素表达方式,解构造策略和信息素更新策略.一组测试问题的求解结果说明了算法的有效性和鲁棒性.     

含典型非线性环节系统的混合整数优化控制

通过引入辅助逻辑变量与辅助连续变量,由混合整数线性不等式等价表达逻辑关系表达式,建立了一种广义线性系统模型.该模型能精确地描述一大类包含典型的非光滑,甚至非连续环节的非线性系统.基于广义线性系统模型和变控制时域混合整数预测控制(MIPC)算法,研究了含典型非线性环节的非线性系统的最优调节问题和最优跟踪问题的求解方法.MIPC算法在每一离散时刻归结为求解一个标准的混合整数二次规划(MIQP)问题.利用现有的基于分支定界算法的标准MIQP问题的求解程序,对提出的方法进行数值仿真计算.仿真结果表明,该方法对于解决一大类含典型非线性环节的非线性系统的优化问题是可行和有效的.     

混合通信拓扑车队一致性分布式预测控制

针对具有状态和控制约束的非线性车队系统的协同一致性稳态问题,提出了混合通信拓扑分布式分层模型预测控制策略。首先,在混合通信方式下,建立车辆动力学非线性偏差模型,为了实现车队系统在行驶中的动态一致性和跟踪稳定性,建立车队系统动态一致性和跟踪稳定性分布式优化问题,通过构造收缩约束使两者相关联,并依此建立动态一致性优化问题递推可行性;然后,应用 ＭＰＣ（Ｍｏｄｅｌｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌ）三要素法和滚动时域策略得出车队系统稳定性和一致性稳态的 充分条件;最后,通过仿真实验验证了策略的有效性。     

基于Petri网的汽车制造业生产物流流程优化

以国内汽车制造企业的生产物流流程为研究对象,利用Petri网技术构建了现有环境下的生产物流流程模型,对其进行了数学特性分析,并使用Exspect软件模拟分析了原流程及优化后流程的优劣。结果表明,应用信息技术优化原有流程,有效降低了生产物流系统运行的出错概率,提高了工作效率。     

基于炼油过程生产特性的优化调度模型

针对炼油过程的平稳性和长期性等生产特性,研究了其优化调度问题。给出了平稳性和长期性的定义,并对生产特性进行了模型化描述。提出了生产的平稳度、长期度性能指标,以实现生产特性的量化表达和评价。在此基础上建立了炼油过程的广义析取规划优化调度模型。以某炼油过程生产调度为例,对比有无体现生产特性的优化调度仿真结果表明:基于炼油过程生产特性的优化调度模型能够提高生产特性性能,得到的调度方案更为可行和实用。     

Online gait programming of humanoid walking via NMPC

In order to satisfy the requirement of realtime gait programming of humanoid walking with foot rotation,a kind of modified Nonlinear Model Predictive Control (NMPC) scheme was proposed. Based on setting suitable kinetic and kinematic virtual constraints of Single Support Phase (SSP) and three subphases of Double Support Phase (DSP) ,complex realtime gait programming problem was simplified to four online NMPC dynamic optimization problems. A numerical approach was proposed to transform the dynamical optimization problem to the finite dimensional static optimization problem which can be solved by Sequential Quadratic Programming (SQP) . It can be concluded from simulation that using this method on BIP model can realize online gait programming of dynamic walking with foot rotation and the biped stability can be satisfied such that there is no sliding during walking.     

无线MEC系统中队列状态感知的卸载和 传输联合优化

针对多用户-多移动边缘计算服务器系统的动态计算任务卸载问题,基于用户端和服务器端的任务队列模型,以系统的长期平均时延和长期平均功耗为优化目标,求解最优的卸载策略及相应的上行预编码.通过李雅普诺夫优化方法将长期平均问题转化成单阶段目标优化问题,考虑到卸载策略和预编码之间存在范数约束关系,通过连续近似和半正定松弛,可转化成典型的DC规划求预编码解问题.仿真结果表明,所提方案比传统方法具有更低的时延和功耗.     

不耐烦顾客生产服务系统建模与优化

针对服务型制造模式下,企业为顾客提供产品与服务组合,对顾客差异化管理的特点,研究了具有不耐烦顾客的生产服务系统的建模与优化问题。生产设施生产两种产品,服务中心基于对应的产品为两类顾客提供不同的服务,服务每个顾客订单需要消耗对应产品。在考虑企业对顾客差异化管理导致低优先权顾客具有不耐烦行为的情形下,基于基本库存控制策略,建立了生产两类产品的生产服务系统Markov模型,给出了系统稳态分布的求解方法,以及系统的重要性能指标。以系统净利润最大化为目标,给出了最优控制下顾客不耐烦行为对系统性能的影响,并提出相应的管理建议。     

不确定环境下复杂产品维护、维修和大修服务资源调度优化

基于对复杂产品维护、维修和大修（MRO）协同服务资源调度的需求分析,从现实角度出发,建立资源调度时间和服务执行时间参数不确定条件下的随机机会约束规划数学模型. 提出由随机模拟、神经网络和离散粒子群优化算法组合成的混合智能算法,求解所提出的优化问题. 随机模拟方法为所建立的神经网络模型提供训练样本集,得到的训练样本集被用于训练神经网络模型以逼近优化目标函数,训练后的神经网络模型被用于代替优化目标函数来执行粒子群算法优化迭代. 该混合算法能有效提升时间参数不确定条件下的复杂产品MRO协同服务资源调度双目标优化问题的求解速度. 案例分析表明,相比于确定性条件下的优化算法,所提出的随机机会约束规划模型和混合算法更适用于求解现实中不确定条件下的MRO服务资源调度问题,所求得的调度方案在实际执行中具有更好的鲁棒性.     

Multidisciplinary design optimization for air-condition production system based on multi-agent technique

In order to guarantee the overall production performance of the multiple departments in an air-condition production industry, multidisciplinary design optimization model for production system is established based on the multi-agent technology. Local operation models for departments of plan, marketing, sales, purchasing, as well as production and warehouse are formulated into individual agents, and their respective local objectives are collectively formulated into a multi-objective optimization problem. Considering the coupling effects among the correlated agents, the optimization process is carried out based on self-adaptive chaos immune optimization algorithm with mutative scale. The numerical results indicate that the proposed multi-agent optimization model truly reflects the actual situations of the air-condition production system. The proposed multi-agent based multidisciplinary design optimization method can help companies enhance their income ratio and profit by about 33% and 36%, respectively, and reduce the total cost by about 1.8%.     

基于RCEPN的资源配置优化模型与方法

由于系统资源变化会限制传统随机Petri网的应用,在对传统随机Petri网研究的基础上,提出一种带有资源约束的扩展Petri网（RCEPN）方法,使RCEPN中的每个变迁都有一类资源关联,并且变迁的实施速率与资源数量密切相关.RCEPN不仅使状态空间缩小,降低复杂性,也可使系统中任务和资源间的逻辑关系更加清晰,便于流程描述.利用排队论和数学规划给出了流程优化的数学模型,形成了解决资源优化配置问题的0-1规划,使RCEPN系统的响应时间最短.通过采购业务流程实例,验证了模型建立和优化方法的有效性.     

鲁棒混合0-1多项式规划

针对含误差数据的混合0-1多项式优化问题,给出一种鲁棒优化方法,以提高其最优解的鲁棒性。该方法先将原问题转化为混合0-1线性规划,并在最坏情况下给出混合0-1线性规划的鲁棒对应模型,随后利用该鲁棒对应模型求解原优化问题。数值试验表明,该方法所求出的最优解具有良好的鲁棒性。     

杆系结构的离散变量动力优化设计

文章讨论了离散变量优化方法在结构动力设计中的应用，提出了一种离散变量的结构动力优化设计序列线性规划方法。该方法将非线性规划问题转化成线性规划问题，使结构动力最优化设计成为可能。