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求解时间规划问题的惩罚公式中的约束划分。 (英语) Zbl 1131.68100号

摘要:在本文中,我们研究了时间规划问题中的约束划分问题,该问题被表述为混合整数非线性规划(MINLP)问题。约束划分很有吸引力,因为它会导致更容易的子问题,其中每个子问题都是原始问题的显著放松。此外,每个子问题都与原始问题非常相似,可以由任何现有的求解器求解,只需很少或根本不需要修改。然而,约束分区引入了全局约束,当独立评估子问题时,可能会违反这些约束。为了减少求解此类全局约束的开销,我们在本文中开发了新的条件和算法来限制每个子问题中要回溯的搜索空间。利用MINLP的惩罚公式,将MINLP中的约束函数转化为非负函数,给出了约束局部极小化的一个充分必要的扩展鞍点条件(ESPC)。当惩罚大于某些阈值时,我们的理论表明MINLP的约束局部极小值和惩罚函数的扩展鞍点之间存在一一对应关系。因此,找到约束局部极小值的一种方法是逐步增加违反约束的惩罚,并使用任何现有算法寻找惩罚函数的局部极小值,直到找到约束模型的解。接下来,我们将ESPC扩展到约束分区的MINLP,并提出一种用于解决跨子问题的违反全局约束的分区和求解策略。使用离散空间ASPEN和混合空间MIPS规划者来解决子问题,我们在一些规划基准上表现出了显著的改进,无论是在生成计划的质量还是找到计划的执行时间方面。

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68T20型 人工智能背景下的问题解决(启发式、搜索策略等)
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全文: 内政部

参考文献:

[1] 阿尔茨,E。;Korst,J.,《模拟退火和Boltzmann机器》(1989),J.Wiley and Sons:J.Willey and Sons纽约·Zbl 0674.90059号
[2] Avriel,M.,《非线性规划:分析与方法》(1976),新泽西州普伦蒂斯·霍尔:普伦蒂斯霍尔·恩格尔伍德克利夫斯·Zbl 0361.90035号
[3] 贝尔曼,R。;Dreyfus,S.,《应用动态编程》(1962),普林斯顿大学出版社:普林斯顿大学出版,新泽西州普林斯顿·Zbl 0106.34901号
[4] Bertsekas,D.P.,非线性规划(1999),雅典娜科学:雅典娜科技贝尔蒙特,马萨诸塞州·Zbl 0935.90037号
[5] Blum,A.L。;Furst,M.L.,通过规划图分析快速规划,人工智能,90,281-300(1997)·Zbl 1017.68533号
[6] 博内,B。;Geffner,H.,规划作为启发式搜索,人工智能,129,1(2001)·兹伯利0971.68146
[7] Y.X.Chen,C.-W.Hsu,B.W.Wah,SGPlan:规划中的子目标划分和解决,摘自:Proc。第四国际。国际规划竞赛。自动化计划和调度会议,2004年;Y.X.Chen,C.-W.Hsu,B.W.Wah,SGPlan:规划中的子目标划分和解决,摘自:Proc。第四国际。国际规划竞赛。2004年自动化计划和调度会议·Zbl 1182.68229号
[8] Y.X.Chen,B.W.Wah,《使用离散空间变化演算的自动规划和调度》,摘自:Proc。国际。自动化计划和调度会议,2003年,第2-11页;Y.X.Chen,B.W.Wah,《使用离散空间变化演算的自动规划和调度》,摘自:Proc。国际。自动化计划与调度会议,2003年,第2-11页
[9] Chien,S.,ASPEN——使用自动规划和调度实现空间任务操作自动化,(《空间行动程序》(2000年),空间作战组织)
[10] 多尔蒂,P。;Kvarnstrom,J.,TALplanner:对基于时间逻辑的前向链规划器的实证研究,(Proc.Sixth Internal.Workshop on temporal logic based forward chaining planner(1999),AIPS),47-54
[11] Duran,医学硕士。;Grossmann,I.E.,一类混合整数非线性程序的外近似算法,数学。编程,36,306-307(1986)·兹比尔0619.90052
[12] Edelkamp,S.,《模型检查综合规划系统中的混合命题和数值规划》(Proc.Workshop on planning in Temporal Domains(2002),AIPS),47-55
[13] Fourman,M.P.,命题规划,(规划模型理论方法研讨会(2000年),AIPS)
[14] 福克斯,M。;Long,D.,PDDL2.1:PDDL的扩展,用于表达时间规划域,《人工智能研究杂志》,20,61-124(2003)·Zbl 1036.68093号
[15] Geoffrion,A.M.,广义Benders分解,J.Optim。理论应用。,10, 4, 237-241 (1972) ·Zbl 0229.90024
[16] Gerevini,A。;Serina,I.,《液化石油气:基于本地搜索的带有行动成本的规划图的规划师》,(第六届国际人工智能规划与调度会议(2002年),Morgan Kaufman:Morgan Koufman Santa Mateo,CA),12-22
[17] N.I.M.Gould,D.Orban,Ph.L.Toint,《非线性优化的内点L1-罚函数法》,《技术报告》,RAL-TR-2003-022,英国牛津郡奇尔顿卢瑟福阿普尔顿实验室,2003年;N.I.M.Gould,D.Orban,Ph.L.Toint,非线性优化的内点L1-罚函数法,技术报告,RAL-TR-2003-022,英国牛津郡奇尔顿卢瑟福阿普尔顿实验室,2003
[18] 霍夫曼,J。;Nebel,B.,《FF计划系统:通过启发式搜索快速生成计划》,《人工智能研究杂志》,第14期,第253-302页(2001年)·Zbl 0970.68044号
[19] Holmberg,K.,关于交叉分解的收敛性,数学。编程,47269-316(1990)·Zbl 0715.90078号
[20] Holmberg,K.,应用于非线性整数规划问题的广义交叉分解:对偶间隙和局部凸化,最优化,23341-364(1992)·Zbl 0817.90070号
[21] Jónsson,A.K。;莫里斯,P.H。;Muscettola,N。;Rajan,K.,《行星际空间规划:理论与实践》(第二届国际会议论文,NASA空间规划与调度研讨会(2000年),NASA)
[22] 考茨,H。;Selman,B.,《推陈出新:规划、命题逻辑和随机搜索》,第13届全国人工智能会议(1996年),AAAI,1194-1201
[23] 考茨,H。;Selman,B.,《统一基于SAT和基于图形的规划》(Proc.Internat.Joint Conf.on Artificial Intelligence(1999),IJCAI)
[24] 考茨,H。;Walser,J.P.,人工智能规划问题的整数优化模型,知识工程评论,15,1,101-117(2000)
[25] 柯克帕特里克,S。;盖拉特,C.D。;Vecchi,M.P.,《模拟退火优化》,《科学》,220,4598,671-680(1983)·Zbl 1225.90162号
[26] 库恩,H.W。;Tucker,A.W.,《非线性规划》(Proc.Second Berkeley Symp.Math.Stat.Prob.(1951),加利福尼亚大学出版社),481-492·Zbl 0044.05903号
[27] Lin,F.,一位名叫R的规划师,AI杂志,73-76(2001)
[28] Long,D。;Fox,M.,《STAN中计划图的有效实施》,J.人工智能研究,10,87-115(1999)·Zbl 0914.68180号
[29] Luenberger,D.G.,线性和非线性规划(1984),Addison-Wesley:Addison-Whesley Reading,MA·Zbl 0241.90052号
[30] 瑙博士。;Muoz-Avila,H。;曹毅。;Lotem,A。;Mitchell,S.,《带部分有序子任务的全序规划》(Proc.Internat.Joint Conf.on Artificial Intelligence(2001),IJCAI),第425-430页
[31] R.S.Nigenda,X.Nguyen,S.Kambhampati,AltAlt:结合Graphplan和启发式状态搜索的优势,技术报告,亚利桑那州立大学,2000年;R.S.Nigenda,X.Nguyen,S.Kambhampati,AltAlt:结合图形规划和启发式状态搜索的优势,技术报告,亚利桑那州立大学,2000年
[32] Penberethy,J。;Weld,D.,UCPOP:ADL的一个健全、完整、部分顺序的计划器,(Proc.3rd Internat.Conf.on Principles of Knowledge Representation and Reasoning(1992),KR Inc.),103-114
[33] Penberethy,J。;Weld,D.,《持续变化的时间规划》,(第十二届全国人工智能大会(1994年),美国人工智能学会),1010-1015
[34] Rabideau,G。;Chien,S。;Eggemeyer,C。;Mann,T。;Willis,J。;Siewert,S。;Stone,P.,航天飞机有效载荷操作的交互式、基于维修的规划和调度,(《航空航天会议汇编》(1997),IEEE),325-341
[35] Rabideau,G。;奈特·R。;Chien,S。;福冈,A。;Govindjee,A.,《ASPEN系统中航天器操作的迭代修复规划》(Proc.Internat.Symp.on Artificial Intelligence Robotics and Automation in Space(1999),欧洲航天局)
[36] Rardin,R.L.,《运筹学中的优化》(1998),普伦蒂斯·霍尔:普伦蒂斯霍尔·恩格尔伍德克利夫斯,新泽西州
[37] Refanidis,I。;Vlahavas,I.,《GRT规划师》,AI杂志,63-66(2001)·Zbl 0994.68136号
[38] Refanidis,I。;Vlahavas,I.,《MO-GRT系统:多准则启发式规划》(《多准则规划与调度研讨会》,2002年),AIPS)·Zbl 0994.68136号
[39] Van Roy,T.J.,混合整数规划的交叉分解,数学。编程,25,46-63(1983)·Zbl 0505.90057号
[40] Ryoo,H.S。;Sahinidis,N.V.,《全局优化的分支与简化方法》,J.global Optim。,8, 2, 107-139 (1996) ·Zbl 0856.90103号
[41] Sahinidis,N.V.,BARON:通用全局优化软件包,J.global Optim。,8, 2, 201-205 (1996) ·Zbl 0856.90104号
[42] 舒尔曼斯,D。;Southey,F.,《不完整sat程序的局部搜索特征》,人工智能,132,2,121-150(2001)·Zbl 0983.68180号
[43] 塞尔曼,B。;Kautz,H.A.,贪婪局部搜索可满足性测试的实证研究,(第11届全国人工智能大会(1993),AAAI),46-51
[44] Shang,Y。;Wah,B.W.,求解可满足性问题的基于离散拉格朗日的全局搜索方法,J.global Optim。,12, 1, 61-99 (1998) ·兹比尔0904.90154
[45] M.B.D.Subbarao,S.Kambhampati,Sapa:一个与域相关的启发式度量时间规划师,《技术报告》,亚利桑那州立大学,2002年;M.B.D.Subbarao,S.Kambhampati,Sapa:一个与域相关的启发式度量时间规划师,技术报告,亚利桑那州立大学,2002年
[46] 泰特,A。;德拉布尔,B。;Kirby,R.,O-Plan2:指挥、规划和控制的开放式体系结构,(智能调度(1994),Morgan Kaufmann),213-239
[47] B.W.Wah,Y.X.Chen,利用扩展鞍点理论对混合空间中的时间规划问题进行划分,在:Proc。IEEE国际。人工智能工具研讨会,2003年,第266-273页;B.W.Wah,Y.X.Chen,利用扩展鞍点理论划分混合空间中的时间规划问题,in:Proc。IEEE国际。人工智能工具会议,2003年,第266-273页
[48] Wah,B.W。;Chen,Y.X.,解决混合空间时间规划问题的子目标划分和全局搜索,国际。《人工智能工具杂志》,13,4,767-790(2004)
[49] Wah,B.W。;陈永新,通过约束划分解决大规模非线性规划问题,(Proc.Principles and Practice of constraint programming(2005),Springer-Verlag:Springer-Verlag Berlin)·Zbl 1153.90546号
[50] Wah,B.W。;Wang,T.,非线性约束全局优化的渐近收敛模拟退火,(Proc.Principles and Practice of Constraint Programming(1999),Springer-Verlag:Springer-Verlag Berlin),461-475·Zbl 1016.90035号
[51] Wah,B.W。;Wu,Z.,非线性离散优化的离散拉格朗日乘子理论,(Proc.Principles and Practice of Constraint Programming(1999),Springer-Verlag:Springer-Verlag Berlin),28-42·Zbl 0965.90051号
[52] Wilkins,D.,人工智能规划师能解决实际问题吗?,计算智能,232-246(1990)
[53] Willis,J。;Rabideau,G。;Wilklow,C.,公民探险家调度系统(Proc.Aerospace Conf.(1999),IEEE)
[54] 沃尔夫曼,S。;Weld,D.,将线性规划和可满足性求解结合起来用于资源规划,《知识工程评论》,15,1(2000)·Zbl 1060.91510号
[55] 吴振华,基于拉格朗日乘子的非线性约束优化理论与应用,伊利诺伊大学计算机科学系博士论文,伊利诺依州乌尔班纳,2001;吴振华,利用拉格朗日乘子的非线性约束优化理论与应用,伊利诺伊大学计算机科学系博士论文,伊利诺依州乌尔班纳,2001
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