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基于混合整数规划的停机位优化调度研究

计算机科学 2020年第8期47卷 278-283页

作者：张红颖申荣苗罗谦中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 中国民用航空总局第二研究所成都610041

为有效缓解机场航空器延误现状,系统地研究了机场停机位优化调度问题。通过深入剖析机场地面运行特性,综合考虑航空器机型匹配、缓冲时间和航空器冲突等约束限制,科学合理地权衡机场各种利益需求,提出优化停机位调度问题的混合整数规划... 详细信息

为有效缓解机场航空器延误现状,系统地研究了机场停机位优化调度问题。通过深入剖析机场地面运行特性,综合考虑航空器机型匹配、缓冲时间和航空器冲突等约束限制,科学合理地权衡机场各种利益需求,提出优化停机位调度问题的混合整数规划模型,主要目标是在确保航空器安全运行的前提下,使得航班延误的总时间最短。该模型引入了概率分布函数,以避免航空器冲突的发生,结合多目标优化及分支界定算法的基本理论,寻求最优的分配方案。仿真实验表明,模型对机场预计进港航空器时间进行优化排序,通过优化调度方案调整停机位分配冲突,得到最优的分配方案。该算法能够缩小搜索空间,提高求解效率,显著减低延误总时间,提高机场停机位的资源利用率。与启发式算法相比,所提算法可使航空器延误减少2.4%,因此该方法能够有效降低机场地面航班延误率。

关键词：航班延误停机位调度混合整数规划概率分布函数分支界定算法

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基于混合整数规划的FMS活性控制器设计

基于混合整数规划的FMS活性控制器设计

作者：韦娜西安电子科技大学

学位级别：硕士

本文主要研究柔性制造系统中的死锁问题,利用Petri网对其建模,对一种网的子类-S3PR网,提出了几种新的死锁预防策略。网模型中的信标可分为基本信标和从属信标,对每个基本信标添加控制库所使其不变式可控,并利用混合整数规划方法来保证... 详细信息

本文主要研究柔性制造系统中的死锁问题,利用Petri网对其建模,对一种网的子类-S3PR网,提出了几种新的死锁预防策略。网模型中的信标可分为基本信标和从属信标,对每个基本信标添加控制库所使其不变式可控,并利用混合整数规划方法来保证不会产生新的可被清空的信标。同样,也可以利用混合整数规划方法找出一个最大无标识信标,并一次又一次的从中导出极小信标,对每个极小信标,添加一个控制库所,使其不变式可控,并用混合整数规划方法检验保证不会产生由添加的控制库所引起的新的可被清空的信标。这两种新的死锁预防策略会得到更多的许可行为,因为添加的控制库所和弧的数量比现有的其它方法要少的多。利用区域理论设计控制器可以使受控网得到最大许可行为,但是随着网规模的扩大,会出现状态爆炸的问题,从而导致计算量比较大。而且不同的初始标识对应着不同的控制器,需要一次次重新计算。本文为了避免这些问题,给出了保证原网无死锁时,初始标识之间应满足的关系式。就是说,给定网结构,无论初始标识如何变化,都可以通过改变控制库所中托肯数来快捷地设计出新的控制器,避免了重复计算。

关键词：柔性制造系统 Petri网死锁预防基本信标混合整数规划 S~3PR

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基于混合整数规划的二维不规则排样算法研究

基于混合整数规划的二维不规则排样算法研究

作者：李锦瑞燕山大学

学位级别：硕士

二维不规则排样问题是一类经典的平面组合优化问题,广泛存在于航空航天、汽车、造船等先进制造业中。排样的核心目标是原材料利用率的最大化。研究高效的排样算法能有效减少原材料的消耗,提高制造业的自动化、智能化水平,具有显著的经... 详细信息

二维不规则排样问题是一类经典的平面组合优化问题,广泛存在于航空航天、汽车、造船等先进制造业中。排样的核心目标是原材料利用率的最大化。研究高效的排样算法能有效减少原材料的消耗,提高制造业的自动化、智能化水平,具有显著的经济效益和社会效益。因此研究二维不规则排样问题具有重要意义。影响二维不规则排样结果的主要因素有两个,一个是样件的定位,另一个是样件的填充顺序。对于定位部分,现有的定位方法定位计算效率不高,且容易遗漏空腔或凹区域,造成空间浪费。对于填充顺序部分,单一启发式顺序优化算法易使解在局部最优处收敛。为了促进二维不规则排样问题在实际生产中的有效解决,本论文对二维不规则排样问题展开研究。针对现有问题,本论文对二维不规则排样问题的定位算法和顺序优化算法展开研究,提出一种基于混合整数规划的二维不规则排样模型,并设计混合启发式算法对所提出模型进行求解。论文的主要内容如下:（1）分析实际下料生产中轮廓图形的常用构建与表达方式,研究读取和转存CAD文件的原理,建立完整表达带空腔样件的数据结构,设计基于DXF文件的样件轮廓读取转存算法和任意曲线轮廓的多边形逼近算法,确保样件轮廓预处理后能有效地与排样定位和定序策略相结合。（2）分析二维不规则排样问题定位效率低和易遗漏空腔的问题,提出一种基于矢量叠加的临界多边形求解算法,能够快速找到样件所有可能的靠接位置,解决传统临界多边形求解算法易遗漏空腔或凹区域的问题,实现样件的快速、精确定位。（3）针对单一启发式的填充顺序优化算法易陷入局部最优解的问题,分析二维不规则排样问题的多个约束,提出一种基于混合整数规划的二维不规则排样模型。以遗传算法为框架,设计一种结合模型约束的混合启发式算法对该模型进行求解。（4）研究跨平台应用程序开发技术,基于“前端Electron后端Java”的理念,基于Electron和Java开发二维不规则排样系统,通过调整排样参数进行排样,得出排样实例图与排样结果参数,验证本文提出排样算法的正确性及排样系统的可行性。

关键词：二维不规则排样临界多边形混合整数规划矢量叠加启发式算法

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基于混合整数规划的发电厂负荷优化调度

基于混合整数规划的发电厂负荷优化调度

作者：张丽晓华北电力大学

学位级别：硕士

随着电力工业体制改革的不断深化,电力生产运营方式开始向“厂网分离,竞价上网”的发电侧市场竞争运营模式转变。这一变革使发电企业把降低电厂的发电成本,提高电厂的运营效率作为工作的重点。在不改变发电设备的情况下,机组间的负荷优... 详细信息

随着电力工业体制改革的不断深化,电力生产运营方式开始向“厂网分离,竞价上网”的发电侧市场竞争运营模式转变。这一变革使发电企业把降低电厂的发电成本,提高电厂的运营效率作为工作的重点。在不改变发电设备的情况下,机组间的负荷优化分配是降低成本的有效方法。本文重点研究电力市场体制改革下发电企业内部单元机组的负荷优化分配问题。在传统的负荷优化模型的基础上,增加了一个基于厂级负荷跟踪速度限制的约束条件,将快速性考虑进去,使得火电厂在保证快速性的条件下,做到负荷的最优化分配。本文首先研究了混合整数规划的基本概念、方程、求解的一般步骤,以及混合整数规划法应用于负荷优化分配的决策过程,并编写Matlab程序实现。然后在不考虑机组组合的静态情况下,利用二次规划法求解基于负荷跟踪速度的负荷优化模型,验证了该算法的有效性。最后在考虑机组组合的情况下,利用混合整数规划法求解基于负荷跟踪速度的机组组合优化问题的数学模型。通过编写Matlab程序,实现仿真,验证了算法的有效性。

关键词：机组组合负荷优化分配负荷跟踪速度混合整数规划分支定界法

混合整数规划法在电力系统调度中的适用性分析

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上海电力 2018年第6期31卷 56-60页

作者：唐楠国网上海市电力公司检修公司上海200333

电力系统调度中的机组组合问题是一个高维数、非凸的、离散的、非线性的优化问题。本文选用混合整数规划法对26机系统发电计划优化方案进行分析,通过线路有功约束条件考察了网络约束对机组组合问题求解结果的影响,研究混合整数规划法在... 详细信息

电力系统调度中的机组组合问题是一个高维数、非凸的、离散的、非线性的优化问题。本文选用混合整数规划法对26机系统发电计划优化方案进行分析,通过线路有功约束条件考察了网络约束对机组组合问题求解结果的影响,研究混合整数规划法在求解系统机组组合问题方面的适用性。

关键词：电力系统机组组合混合整数规划网络约束适用性

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混合整数规划和约束规划在订单排产中的应用

郑州大学学报（工学版） 2002年第2期23卷 13-15页

作者：王书锋刘海成中国科学院自动化研究所北京100080 中国人民解放军信息工程大学信息工程学院河南郑州450002

实际生产中 ,为提高生产效率 ,按加工相似性把工件分为不同的批组 ,而不同批组工件在单机上进行加工处理时需要序独立的机器调整时间 .针对这一问题 ,以订单的最大延期为优化目标 ,提出 0 -1混合整数规划和约束规划两种求解模型 ,并通... 详细信息

实际生产中 ,为提高生产效率 ,按加工相似性把工件分为不同的批组 ,而不同批组工件在单机上进行加工处理时需要序独立的机器调整时间 .针对这一问题 ,以订单的最大延期为优化目标 ,提出 0 -1混合整数规划和约束规划两种求解模型 ,并通过使用OPLStudio编程来验算、比较两种模型在中小问题规模下的最优解 ,仿真结果表明 ,利用约束规划模型得到的最优解更有效 ,同时其结果可用于验证其他启发式算法的有效性 .

关键词：订单排产调整时间最大延期混合整数规划约束规划成组调度最优解生产管理

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非线性混合整数规划的一类光滑连续化方法

福州大学学报（自然科学版） 2010年第3期38卷 363-366页

作者：高海云朱文兴福州大学物理与信息工程学院福建福州350108 福州大学数学与计算机科学学院福建福州350108

在有界闭箱中对非线性混合整数规划问题进行探讨和研究,为避开文献[1]的连续化方法中含有非光滑罚函数的不足,采用连续可微罚函数sum from i=1 to π (sin^2πx_i),提出了非线性混合整数规划问题的一类光滑连续化方法,得到了几个定理,... 详细信息

在有界闭箱中对非线性混合整数规划问题进行探讨和研究,为避开文献[1]的连续化方法中含有非光滑罚函数的不足,采用连续可微罚函数sum from i=1 to π (sin^2πx_i),提出了非线性混合整数规划问题的一类光滑连续化方法,得到了几个定理,并给出证明.结果表明,可以将无约束和有约束的非线性混合整数规划问题转化为非线性连续全局优化问题求解,且改进了已有的结论.

关键词：光滑连续化混合整数规划全局最优解罚函数

基于混合整数规划的LDPC码ADMM译码算法研究

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基于混合整数规划的LDPC码ADMM译码算法研究

作者：薛怡媚西安电子科技大学

学位级别：硕士

低密度奇偶校验码（Low Density Parity Check,LDPC）是一类编码效率可以接近香农限的好码,由Gallager于1962年提出。由于校验矩阵的稀疏性,LDPC码在码长很长的情况下仍然可以进行高效译码,其译码复杂度与码长呈线性增长关系。因此,LDP... 详细信息

低密度奇偶校验码（Low Density Parity Check,LDPC）是一类编码效率可以接近香农限的好码,由Gallager于1962年提出。由于校验矩阵的稀疏性,LDPC码在码长很长的情况下仍然可以进行高效译码,其译码复杂度与码长呈线性增长关系。因此,LDPC码被广泛应用于无线通信、数字存储和深空通信等系统中,能有效提高系统的可靠性。LDPC码的最大似然译码可以归结为整数规划问题,它是一个NP完全问题。通过将最大似然译码的优化问题松弛为线性规划,研究者们提出了 LDPC码的线性规划译码算法。与传统的单纯型法相比,使用交替方向乘子法（Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM）求解LDPC码的线性规划译码问题更加高效。然而,已有的ADMM译码算法的迭代步骤都是基于线性规划译码问题推导的。本文利用ADMM的求解框架,直接对LDPC码的整数规划译码问题的具体迭代步骤进行推导,提出了一种基于混合整数规划（mixed interger programming,MIP）的LDPC码ADMM（ADMM-MIP）译码算法,并分别从提高译码纠错性能和加快译码速度两个不同角度对ADMM-MIP译码算法进行了深入研究,主要工作如下:1.针对LDPC码的最大似然译码问题,提出了一种基于混合整数规划的ADMM译码算法。针对ADMM-MIP译码中欧几里得投影操作较为复杂的问题,本文使用一种近似的线段投影算法来替代原始的欧几里得投影,能有效加快译码速度。针对不同LDPC码的仿真结果表明ADMM-MIP译码与经典的ADMM惩罚译码器的性能相当,但可以避免ADMM惩罚译码器在选择参数时的复杂性。2.分析了基于洪泛调度的LDPC码的ADMM-MIP译码算法,从分层角度提出了一种基于水平调度的ADMM-MIP译码算法。与原始洪泛调度算法相比,该算法加快了译码算法的收敛速度,在迭代次数较少的情形下能显著提升译码算法的性能。3.针对ADMM-MIP译码算法可能存在的错误平层问题,提出了一种后处理（Post Processing）方法来提高LDPC码的译码性能。该方法的核心思想是在原有ADMM-MIP译码算法译码失败后,通过校验矩阵和硬判决计算校验约束不满足的节点数量,改变其相对应的对数似然比矢量,再重新进行ADMM-MIP译码。仿真结果表明,所提出的后处理方法能显著改善ADMM-MIP译码算法的性能。

关键词：低密度校验码交替方向乘子法译码混合整数规划线段投影算法水平调度后处理算法

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基于混合整数规划的H制药公司生产计划研究

基于混合整数规划的H制药公司生产计划研究

作者：杨海军暨南大学

学位级别：硕士

制药行业是保障民生的重要产业之一。近年来,国际制药巨头的大批药品专利到期,众多制药企业纷纷加入了开发仿制药的行列中,新药与仿制药的研发占据了制药企业大量的资源,多品种产品生产计划的制定不仅关系着制药企业的经营成本和利润,... 详细信息

制药行业是保障民生的重要产业之一。近年来,国际制药巨头的大批药品专利到期,众多制药企业纷纷加入了开发仿制药的行列中,新药与仿制药的研发占据了制药企业大量的资源,多品种产品生产计划的制定不仅关系着制药企业的经营成本和利润,对企业在未来市场中的发展也至关重要。制药企业的生产类型属于流程型生产,生产环境要求严苛,生产线的修建标准高,需要较长的规划时间和大量的资金投入,因此多产品共线生产是常态。同时制药产品的生产工艺复杂、生产周期较长、保质期较短等特点使得其生产计划的制定具有一定的难度。在生产线有限的情况下如何降低成本,优化生产也是众多制药企业面临的重要问题。H制药公司是国内知名的制药企业,在研产品众多,上市及待上市产品种类丰富。由于公司的成立时间较短,生产计划制定缺少科学的方法,导致产能分配及生产线切换不合理,产品的库存和缺货水平较高,严重影响公司的盈利水平。本文以H制药公司为例,针对其产品生产特点和生产计划编制过程中出现的问题,以成本最小化为目标函数,基于混合整数规划建立了多品种多产线多周期的生产计划模型,使用Cplex求解软件对模型进行求解,为公司提供了合理的生产库存决策。将求解结果与公司的实际生产计划情况进行对比分析,表明本文的模型可较好地降低产品的库存和缺货水平,平衡产能分配,降低成本,为H制药公司的生产计划提供合理的改善方案。

关键词：生产计划混合整数规划制药企业 Cplex