产品设计方案费效权衡的随机机会约束规划模型

针对产品设计方案费效权衡中由于未考虑生产过程中不确定性因素影响而导致的权衡结果易产生偏差的问题, 提出将不确定优化理论引入产品设计方案费效权衡模型中。在对关键设计参数敏感性分析的基础上,将敏感性变量以及费用估算的偏差描述为随机变量,构建基于以产品设计方案费效权衡的随机机会约束规划模型,并采用嵌入蒙特卡洛模拟的遗传算法求解,得到考虑不确定因素影响的最优产品设计方案。最后以混凝土泵车为实例,验证了模型的有效性。研究表明,采用费效权衡随机机会约束规划模型得到的产品设计方案,更能反映生产实际,可以最大程度保证不确定条件下产品设计决策目标的实现。     

随机需求车辆路径问题及混合变邻域分散搜索算法求解

随机需求车辆路径问题(capacitated vehicle routing problem with stochastic demand,CVRPSD)是对带容量约束车辆路径问题(capacitated vehicle routing problem,CVRP)的扩展,需求不确定的特点使其较CVRP更复杂,对求解方法要求更高.基于先预优化后重调度思想,提出两阶段的混合变邻域分散搜索算法(variable neighborhood scatter search,VNSS)对该问题进行求解:预优化阶段构建随机机会约束规划模型,对客户点随机需求作机会约束确定型等价处理,生成最优预优化方案;重调度阶段采用新的点重优化策略进行线路调整,降低因失败点而产生的额外成本,减少对人工和车辆的占用.算例验证表明,随机机会约束模型和两阶段变邻域分散搜索算法在求解CVRPSD时较为有效,点重优化策略调整效果较佳.     

基于EXCEL或MATLAB的保温层优化

保温层厚度的优化是含有多变量非线性目标函数的优化。通过EXCEL的“工具/规划求解”或MATLAB的优化工具相进行多变量约束的优化来确定适宜的保温层厚度。结果表明：用EXCEL或MATALAB确定保温层厚度方法简单,依据可靠,结果明了清晰,对求解多元非线性含有约束的方程非常便利。     

非线性过程自优化控制的快速算法

针对非线性过程的自优化控制问题,提出了一种求取被控变量的快速算法.不同于线性过程的自优化控制,本文方法基于系统的非线性模型,并且最小化全局平均损失.为快速求解得到的非凸非线性规划问题,作者对其进行了简化.讨论了被控变量解空间的相关特性,阐述了引入的正交酉约束的合理性,并进一步提出了求解次优被控变量的解析法.对一个数值算例和蒸发过程的研究结果表明,提出的快速算法是便捷的、有效的.     

多约束下基于能量耗散的再入轨迹优化设计

研究了多约束条件下的再入轨迹优化设计.引入了能量的概念,以它替代时间作为积分变量,解决了再入过程的时间不确定问题.在此摹础上,依据再入段特性确定出控制变量的大致模型,从而将对最优控制变量的寻找转化为对控制模型参数的优化,使得优化控制易f实现;对过程约束和终端状态约束进行处理,构成性能指标函数的辅助部分,从而将有约束优化问题转化为无约束优化问题,然后用单纯形替换法来求解.仿真结果表明方法能够比较快速地获得一条满足再入约束条件的优化轨迹,且优化算法简单,容易实现,具有较好的工程应用前景.     

一类混杂系统建模和优化控制的研究

为解决混杂系统优化控制的计算复杂性问题,针对结合逻辑规则的工业过程混杂模型,采用结合约束程序的混合整数非线性规划算法,求解这种混杂模型的优化控制。计算实例表明,通过混杂建模方法,可以充分利用工业对象的机理模型以及操作工经验或专家经验,建立系统的更精确模型;结合约束程序混合整数非线性规划算法可以较迅速地求解混杂模型优化控制问题,从而使该方法可以用于工业过程实时控制中。     

考虑风场高维相依性的电网动态经济调度优化算法

大规模风电并网给电力系统的调度运行带来了巨大的挑战.本文提出改进的二阶段带补偿随机优化算法,用于考虑风场出力高维相依性的电网动态经济调度问题求解.首先,利用Copula函数描述多风场出力的高维相依性,获得多风场出力的联合分布;随后,引入二阶段带补偿随机优化算法解耦求解动态经济调度模型中的常规变量与随机变量;求解过程中,针对补偿费用期望值的计算受限于相依性风场维数,且对迭代方向指导不明确,导致算法收敛耗时长的问题,引入基于整体最小二乘的递推动态多元线性回归法对二阶段带补偿随机优化算法进行改进,通过补偿费用期望值的动态更新,促使两阶段模型的迭代求解快速收敛,克服了传统随机优化方法的"维数灾"弊端,使该算法能够用于考虑风场高维相依性的电网动态经济调度模型求解.最后利用IEEE 118节点系统和某省级实际电网系统验证了所提算法的有效性和实用性.     

最优递阶随机生产计划与控制

研究了敏捷制造车间(AMW)中的最优递阶随机生产计划与控制问题.首先根据实际 需要建立关联方程有延迟的车间生产的随机非线性规划模型,即一种求解动态优化问题的静态 优化模型.为求解方便将其转化成确定非线性规划模型并通过引进约束进一步转化成线性规划 模型.然后,提出分别用卡马卡算法和基于卡马卡算法的关联预测法进行求解,并编制了相应软 件.算例研究表明所提方法是非常有效的.     

小型无人直升机的模型预测控制算法研究

针对无人直升机在阵风干扰环境中的姿态控制精度低的问题.本文将非线性刚体动力学模型在悬停点应用小扰动理论得到了线性化数学模型.考虑系统输入输出和控制量约束,采用模型预测控制将控制器的设计问题转化为每个采样时刻求解一个带不等式和等式约束的凸二次规划问题.通过设计终端状态约束解决了有限时域模型预测控制(model predictive control, MPC)算法的稳定性问题,并通过引入松弛变量使得约束优化问题更容易求解.随机和常值阵风干扰下无人机悬停仿真验证了本文MPC预测控制器具有幅度不超过0.25 m/s的良好干扰抑制能力,性能明显优于线性二次型调节器(linear-quadratic regulator, LQR).     

对角CARIMA模型多变量自适应约束广义预测控制

为了简化约束存在时多变量广义预测控制算法的设计与实现,依据对角CARIMA模型的结构特点,将多输入多输出对象的参数辨识和模型预报问题转化为一系列多输入单输出子对象的参数辨识和模型预报问题.推导了输入输出的约束形式及优化求解过程.简化了多变量对象的参数辨识、模型预报、目标函数和约束条件系数矩阵的计算.在由DCS控制的非线性液位装置上的对比实验结果表明了该方法的有效性.