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多重资源约束下的多目标U型装配线平衡

计算机集成制造系统 2017年第11期23卷 2431-2441页

作者：张子凯唐秋华张利平武汉科技大学机械自动化学院湖北武汉430081

为处理因设备故障、订单变化等引起的任务量波动或生产中断问题,在关键工序设置多个并行可选设备、在生产子线设置助理,以保证装配线的生产率。针对该类问题,构建随机工时下基于资源分配的成本、效率双目标U型装配线平衡模型,并采用Bend... 详细信息

为处理因设备故障、订单变化等引起的任务量波动或生产中断问题,在关键工序设置多个并行可选设备、在生产子线设置助理,以保证装配线的生产率。针对该类问题,构建随机工时下基于资源分配的成本、效率双目标U型装配线平衡模型,并采用Benders分解法,将问题分解为设备和助理分配主问题、工序分配子问题,以降低模型求解的复杂度。提出基于Benders分解的快速非支配遗传算法,通过三层编码及解码来适应多决策变量;采用非回溯的Pareto层级构造和拥挤距离,实现种群评价与选择;提出基于概率的层次化遗传操作,以扩充邻域结构、增强寻优能力、避免局部优化。通过非支配解比率、Pareto前沿解收敛性和个体间距度量指标分析所提算法、多目标遗传算法和非支配排序遗传算法,证明算法获得了逼近Pareto最优前沿的非支配解集,且具有良好的收敛性和分布性。

关键词： U型装配线资源分配多目标优化快速非支配遗传算法

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分散式项目群调度的双目标优化方法研究

管理工程学报 2021年第5期35卷 131-140页

作者：彭武良陈良威马雪丽烟台大学经济管理学院山东烟台264005

项目群中的多个项目存在着更加密切的关联关系,典型表现为项目之间的紧前关系约束。本文考虑多项目之间存在紧前关系约束且在分布式环境下竞争有限共享资源的情况,提出了一种面向项目群管理的分散式资源约束多项目调度问题。该问题的最... 详细信息

项目群中的多个项目存在着更加密切的关联关系,典型表现为项目之间的紧前关系约束。本文考虑多项目之间存在紧前关系约束且在分布式环境下竞争有限共享资源的情况,提出了一种面向项目群管理的分散式资源约束多项目调度问题。该问题的最大特点是在保持单项目独立调度的前提下,在项目群中考虑多个项目的关联关系执行优化调度,实现多目标优化和共享资源分配。基于快速非支配遗传算法进行改进,设计了一种两阶段求解算法。第一阶段运行在单项目层,以工期和共享资源需求最小化为目标,对每个单项目进行双目标调度;第二阶段运行在项目群层,根据单项目的求解结果,在项目紧前关系约束下,进行项目群双目标优化调度,确定项目群工期、共享资源投入和资源分配的最优配置集合。通过大量的计算仿真,验证了算法的改进效果。本文所提出的方法通过单项目和项目群的分层调度,实现了单项目个体优化和项目群全局优化的统一。

关键词：项目群管理项目调度多目标优化快速非支配遗传算法分层调度

基于NSGA-Ⅱ串行模式搜索的新能源发电与抽水蓄能电站联合系统多时间尺度优化调度方法

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太阳能学报 2024年第4期45卷 434-441页

作者：姜淇常玉红衣传宝陈之栩中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司北京100024 国网新源控股有限公司北京100052 国家电网有限公司华北分部北京100053

针对新能源发电与抽水蓄能电站联合发电系统,提出一种多时间尺度优化调度策略,并提出一种结合快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和模式搜索算法的NSGA-Ⅱ-PS算法,该策略针对不同的时间尺度分别设定目标函数与约束条件,对比NSGA-Ⅱ与NSGA-... 详细信息

针对新能源发电与抽水蓄能电站联合发电系统,提出一种多时间尺度优化调度策略,并提出一种结合快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和模式搜索算法的NSGA-Ⅱ-PS算法,该策略针对不同的时间尺度分别设定目标函数与约束条件,对比NSGA-Ⅱ与NSGA-Ⅱ-PS在解决本调度问题结果上的优劣性。在日前、日中时间尺度对联合系统进行优化调度,制定调度计划。结果表明:在高比例新能源消纳的基础上,新能源发电与抽水蓄能电站联合系统多时间尺度优化调度可在日前、日中尺度实现联合系统经济安全运行。

关键词：新能源抽水蓄能电站多目标优化调度快速非支配遗传算法

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基于航迹运行模式的航空器航迹优化模型

铁道科学与工程学报 2022年第9期19卷 2583-2591页

作者：李萌初建宇李印凤苗亚傅航傅子涛华北理工大学建筑工程学院河北唐山063210 中国电子科技集团第二十八研究所空中交通管理系统与技术国家重点实验室江苏南京210007 中国民用航空局空中交通管理局运行管理中心北京100022 中国民用航空华北地区空中交通管理局通信网络中心北京100621

针对密集航空器流量与有限空域资源间的矛盾,为应对空域扇区内的容流冲突,研究航空器四维航迹规划问题。以基于航迹运行模式为背景,以航迹规划为核心,以总延误时长最小和总燃油消耗量最少为目标,在满足容流限制、安全间隔等约束条件的... 详细信息

针对密集航空器流量与有限空域资源间的矛盾,为应对空域扇区内的容流冲突,研究航空器四维航迹规划问题。以基于航迹运行模式为背景,以航迹规划为核心,以总延误时长最小和总燃油消耗量最少为目标,在满足容流限制、安全间隔等约束条件的基础上,构建基于航迹运行模式下巡航阶段的航空器四维航迹的双目标规划模型。为求解模型,使用更加符合二倍体生物特性的双链染色体结构和指导种群进化的先验知识来改进标准快速非支配遗传算法。以华北地区05扇区为基础,结合航空器飞行计划数据进行实例验证与算法对比。研究结果表明:在优化效果方面,总延误时长与燃油消耗较对比算法分别减少了54.79%和23.65%;在计算效率方面,较对比算法提升了56.58%。模型可在有限的时间内提供兼顾时效性与经济性并满足管制规则的航迹规划策略,具有明显优势。通过航迹规划,优化了航空器流过关键航路点的时间,在保障运行的同时提高了效益,减少了拥堵及冲突的概率,提高了空域资源的利用率。

关键词：四维航迹航迹规划双目标优化双染色体快速非支配遗传算法

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面向过站航班地面保障过程的均衡优化建模

江苏大学学报（自然科学版） 2022年第2期43卷 209-217页

作者：邢志伟王思博李彪廉冠中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300 桂林电子科技大学建筑与交通工程学院广西桂林541004

为解决过站航班地面保障过程中各环节资源分配失衡的问题,在系统性分析环节业务特点和均衡影响要素的基础上提出保障过程均衡优化模型.该模型利用环节开始时间和资源使用量对其优先顺序和运行模态进行约束,以保证良好的适用性;以最小化... 详细信息

为解决过站航班地面保障过程中各环节资源分配失衡的问题,在系统性分析环节业务特点和均衡影响要素的基础上提出保障过程均衡优化模型.该模型利用环节开始时间和资源使用量对其优先顺序和运行模态进行约束,以保证良好的适用性;以最小化环节运行有效偏差、运行总时间和资源综合消耗量为优化目标,建立模型目标函数衡量保障过程中各环节资源均衡程度.采用改进混沌与差分进化的NSGA-Ⅱ算法对所构建的模型进行求解,并通过国内中部某枢纽机场实际运行数据设计优化方案.为验证模型有效性,基于均衡评价指标对优化方案展开评估.结果表明:使用均衡优化模型得到的方案在时间利用和资源配置上效果良好,将运行总时间缩短了10.6%,在资源闲置总量上节约了30.3%;通过评估可知模型均衡率提高10.7%,且时间损失系数和资源平滑系数分别降低65.7%和54.7%.

关键词：航班地面保障均衡模型多目标优化快速非支配遗传算法资源配置优化均衡性评估

基于事故负荷损失指标的配电网多目标规划研究

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现代电力 2016年第3期33卷 48-54页

作者：郑颖李锴科杨永刚余光明国网重庆铜梁区供电有限责任公司重庆402560 智能电网四川省重点实验室(四川大学) 四川成都610065

针对以往配网可靠性指标计算依赖于故障率和故障持续时间而很难在实际中应用的问题,提出基于事故负荷损失指标(CLLI)的配电网多目标规划方法,证明了CLLI指标与系统平均停电持续时间(SAIDI)、用户平均停电持续时间(CAIDI)等可靠性评价指... 详细信息

针对以往配网可靠性指标计算依赖于故障率和故障持续时间而很难在实际中应用的问题,提出基于事故负荷损失指标(CLLI)的配电网多目标规划方法,证明了CLLI指标与系统平均停电持续时间(SAIDI)、用户平均停电持续时间(CAIDI)等可靠性评价指标具有很强的相关性;在计算指标值时考虑了不同负荷类型的可靠性需求,有效表示不同网架的可靠性程度;在配电网规划包含了分段开关、自动重合闸(RA)等设备的规划以增强配电网可靠性。使用改进的快速非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对经济性和可靠性目标函数进行同时寻优,得到可行的非支配解;以一个21节点系统进行验证,表明所提模型和算法具有较强的可行性和高效性。

关键词：配电网扩展规划事故负荷损失分段开关快速非支配遗传算法

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航班地面保障过程均衡方法研究

航班地面保障过程均衡方法研究

作者：王思博中国民航大学

学位级别：硕士

随着国家综合立体交通网建设的逐步推进,机场作为民航运输的载体,在其中起到至关重要的作用。而航班地面保障过程作为机场日常业务的关键环节,其过程的均衡优化是实现机场智慧运行的必要条件。合理的保障过程均衡优化方案能有效降低航... 详细信息

随着国家综合立体交通网建设的逐步推进,机场作为民航运输的载体,在其中起到至关重要的作用。而航班地面保障过程作为机场日常业务的关键环节,其过程的均衡优化是实现机场智慧运行的必要条件。合理的保障过程均衡优化方案能有效降低航班延误为机场带来的影响,同时还能提高机场保障资源的充裕性和节能环保性。因此在各机场出现保障过程失衡现象时,如何进行有效的均衡优化方案调整,从而缓解保障资源冲突,提高航班运行的准点率,成为了提升机场服务质量的热点问题。航班地面保障过程均衡优化,是指根据保障过程实际运行情况进行识别得出过程中的瓶颈环节,通过对保障资源和过程运行特性的综合考虑进行动态调整。首先将机场运行中航班地面保障的服务标准转化为相应的约束条件,以保障环节作业时间最小和保障资源综合消耗量最小为优化目标建立保障资源均衡优化模型,通过建立保障环节运行有效偏差对过程中的瓶颈环节进行识别,以降低失衡现象对保障过程运行质量的影响,从而达到缩短保障过程运行时间和降低资源消耗的目的,并根据改进混沌与差分进化的快速非支配遗传算法将模型进行求解。然后,从外部运行的经济性、充裕性、节能环保性及服务有序性四个角度构建了保障过程均衡评价指标体系,并通过雷达图的方式,进一步比较各方案的实际可行性。通过利用保障过程实际运行数据进行仿真验证和对比分析,实验结果证明,本文提出的保障资源均衡优化模型,可以有效缩短保障过程运行时间,降低保障资源消耗。在对保障过程均衡性评估的过程中运用层次分析—熵权组合法,得出优化方案在经济性、充裕性、服务有序性上均有显著改善,证明了所提出的模型和算法,具有一定的理论与应用价值。

关键词：航班地面保障过程均衡模型快速非支配遗传算法关键性能指标分析法资源配置优化

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电推船混合储能系统协调控制与容量优化

电推船混合储能系统协调控制与容量优化

作者：和泰山大连海事大学

学位级别：硕士

面对日益严峻的能源短缺和环境污染,电力推进船舶已成为未来船舶发展的重要方向,但推进系统工况的变化和电气设备的切入切出等操作,对船舶电力系统的稳定性造成了一定的影响。为减小突变负载对船舶电力系统的冲击,常用储能系统作为缓冲... 详细信息

面对日益严峻的能源短缺和环境污染,电力推进船舶已成为未来船舶发展的重要方向,但推进系统工况的变化和电气设备的切入切出等操作,对船舶电力系统的稳定性造成了一定的影响。为减小突变负载对船舶电力系统的冲击,常用储能系统作为缓冲装置,弥补发电机组供电不足,但单一储能系统因技术限制,无法满足船舶电力系统的功率需求。因此,本文制定了混合储能系统的配置方案,重点研究了混合储能系统的协调控制和容量优化,以降低母线电压波动,提高船舶电力系统稳定性。主要工作如下:(1)分析船舶的负载特性和动力特性,确定混合储能系统配置方案,建立带有混合储能系统的船舶直流微电网模型。首先研究柴油发电机燃油消耗率和负荷调节能力的影响因素,选择船舶实际需求的储能装置,并验证其工作特性。之后,建立船舶电力系统中的柴油发电机、电压源型整流器、双向功率变换器等主要部分的数学模型,为下文控制策略的设计和仿真试验奠定基础。(2)针对混合储能系统层级间的功率分配,提出一种基于锂电池充放电状态的混合储能系统协调控制策略。根据储能装置特性,利用低通滤波算法对功率分频处理,得到高低频的功率;基于锂电池充放电状态,调节滤波时间常数大小,使超级电容荷电状态处于最佳范围;利用储能装置过充过放保护和最大功率限制规则制定保护策略。最后,在船舶启动、倒车以及突加负载工况下进行仿真试验,验证控制策略的有效性。(3)针对混合储能系统容量配置问题,提出一种基于快速非支配遗传算法和性价比决策的容量配置优化方法。以混合储能系统成本、寿命损耗和供求平衡为目标建立多目标优化模型,并给出优化模型的约束条件。设计加入混沌思想的快速非支配遗传算法求解容量优化模型,采用基于性价比的决策方法分析帕累托最优解集,并与理想解法的决策结果,筛选最优容量配置,提高容量配置的经济性。研究结果表明,文章提出的混合储能系统的协调控制策略及容量配置多目标优化方法,在建立的船舶直流微电网模型中能有效的降低母线电压波动,且提高了船舶电力系统的稳定性、容量配置的经济性,能够为混合动力船舶动力配比提供理论参考。

关键词：电力推进混合储能系统协调控制容量配置优化快速非支配遗传算法

基于材料智能分布的双尺度结构拓扑优化方法研究

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基于材料智能分布的双尺度结构拓扑优化方法研究

作者：武星长安大学

学位级别：硕士

结构优化是指对于给定的优化问题,利用数学思想将优化问题转化为数学规划问题,根据给定的约束条件寻找最优材料分布,以满足一些使用需求,比如结构刚度最大化、最大应力最小化等等。传统的优化算法往往会出现灰度、棋盘格现象。同时,多... 详细信息

结构优化是指对于给定的优化问题,利用数学思想将优化问题转化为数学规划问题,根据给定的约束条件寻找最优材料分布,以满足一些使用需求,比如结构刚度最大化、最大应力最小化等等。传统的优化算法往往会出现灰度、棋盘格现象。同时,多数优化算法只能实现局部最优,无法获得设计域内的全局最优解。为了有效地解决双尺度结构优化问题,提高算法的全局搜索能力,保证收敛解的稳定性,本文在传统的双尺度优化算法中融合了快速非支配遗传算法(NSGA-II),并引入双向渐进法(BESO)的思想指导单元的增删。同时针对工程问题中的多相材料布局与多目标寻优问题,利用所提出的算法给出了相应的解决方案。本文的主要研究工作如下:(1)针对传统拓扑优化算法中存在的问题,为了提高拓扑优化算法的全局搜索能力,本文将NSGA-II与基于BESO的双尺度优化方法相结合,被称为JESO-NSGA-II。该方法将传统优化算法中的单元用二进制字符串进行表示,利用交叉变异算子对二进制字符串进行调整,从而指导单元的增删。该方法在很大程度上扩大了全局搜索范围,减少了单元的误删现象。通过对悬臂梁以及L型梁算例进行分析,验证了JESO-NSGA-II算法在双尺度结构优化中的有效性。(2)其次,针对工程中的多相材料布局问题,将JESO-NSGA-II算法拓展至多相材料,引入对等材料插值方案,利用改进的密度插值函数推导出带惩罚因子的灵敏度计算公式。此外,为保证各个微结构单元之间良好的连通性,在优化过程中引入边界优化机制。对于多相材料优化问题,密度值需要被考虑。引入悬臂梁经典算例对质量约束与体积约束问题进行了讨论,结果表明,在相同的参数条件下,考虑了密度值的质量约束更能保证结构达到最佳优化结果。(3)工程问题中大部分机械系统出现的破坏是由于结构的强度失效和疲劳失效造成的,最终可以归结为是应力问题。因此为了同时实现刚度与应力的优化设计,提出了双目标优化策略。通过对三个经典算例进行分析,验证所提算法在双目标优化问题中的可行性。并且与单目标优化算法以及国外学者相似的研究结果进行比较,验证了该方法的有效性。

关键词：双尺度优化快速非支配遗传算法双向渐进法多相材料优化双目标优化