×

多阶段随机优化中风险规避的情景聚类拉格朗日分解。 (英文) Zbl 1458.90492号

摘要:在这项工作中,我们提出了一种分解方法,作为对偶和拉格朗日松弛的混合,以获得具有时间随机优势风险规避测度的大型多阶段随机混合0-1规划的强下界。最小化的目标函数是场景中沿时间范围的预期成本和达到考虑中的阈值集时预期成本超额的惩罚的复合函数,受每个阈值的预期成本超额和达到阈值的失败概率的约束。本文介绍了与其他风险规避策略的主要区别。该问题由一个给定阶段(即所谓的中断阶段)的分裂表示和时间范围内其他阶段的紧凑表示的混合表示表示。基于节点和风险规避变量的非预期约束对偶到中断阶段,以及风险规避策略的跨节点约束的拉格朗日松弛,产生了一个可分解为一组独立场景簇子模型的模型。计算比较了三种拉格朗日乘子更新方案,即次梯度法、拉格朗奇渐进对冲算法和动态约束切割平面。我们在实验的随机生成的实例中观察到,集群的数量越少,为原始问题提供的下界就越强(甚至经常是解的值),该下界是在可负担的计算时间内获得的。

MSC公司:

90立方厘米 随机规划
90立方厘米 混合整数编程
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Ahmed,S.,平均风险随机程序的凸性和分解,数学。程序。,序列号。B、 106433-446(2006)·Zbl 1134.90025号
[2] 艾哈迈德,S。;金·A·J。;Parija,G.,《不确定性下产能扩张的多阶段随机整数规划方法》,J.Global Optim。,26, 3-24, (2003) ·Zbl 1116.90382号
[3] 艾哈迈德,S。;卢埃特克,J。;Song,Y。;Sie,W.,非预期对偶,松弛,机会约束随机程序的公式,数学。程序。,序列号。A、 162、51-81(2017)·Zbl 1358.90080号
[4] 阿尔达索罗,美国。;Escudero,L.F。;梅里诺,M。;Monge,J.F。;Pérez,G.,《求解不确定性下大规模混合0-1问题的随机动态规划算法的并行化》,TOP,23,703-742,(2015)·Zbl 1327.90146号
[5] 阿尔达索罗,美国。;Escudero,L.F。;梅里诺,M。;Pérez,G.,用非对称场景树解决大规模随机混合0-1问题的算法框架。第二部分:并行化,计算。操作。研究,402950-2960,(2013)·Zbl 1348.90497号
[6] 阿尔达索罗,美国。;Escudero,L.F。;梅里诺,M。;Pérez,G.,求解大规模多阶段随机混合0-1问题的基于并行分支和固定协调的数学算法,欧洲期刊Oper。研究,258,590-606,(2017)·Zbl 1394.90443号
[7] 阿隆索·阿尤索,A。;卡瓦略,F。;Escudero,L.F。;Guignard,M。;Pi,J。;Puranmalka,R。;Weintraub,A.,《铜价不确定性下采矿中铜提取的优化》,《欧洲期刊》,Oper。决议,233711-726,(2014)·Zbl 1339.90206号
[8] Alonso-Ayuso,A.,Escudero,L.F.,Guignard-Spielberg,M.,Weinteraub,A.,2017年。提交的需求和价格不确定情况下的林业规划风险管理。第二次修订。
[9] Aranburu,L。;Escudero,L.F。;Garín,医学硕士。;Pérez,G.,解决两阶段随机线性问题的所谓簇弯曲分解方法,TOP,20,279-295,(2012)·Zbl 1257.90061号
[10] 阿萨莫夫,T。;Powell,W.B.,具有马尔可夫不确定性的高维多级随机程序的正则化分解,150502227,(2015)
[11] 阿萨莫夫,T。;Ruszczynski,A.,风险规避多阶段静态优化问题的时间一致近似,数学。程序。,序列号。A、 153,459-493,(2015)·Zbl 1327.90147号
[12] Asamov,T.,Salas,D.F.,Powell,W.B.,2016年。SDDP与ADP:维度对电网级储能多级随机优化的影响。arXiv1605,01521。
[13] 巴拉奥纳,F。;Anbil,R.,体积算法:用次梯度方法生成原始解,数学。程序。序列号。A、 87385-399(2000)·Zbl 0961.90058号
[14] Benders,J.,解决混合变量编程问题的分区程序,数值数学,4238-252,(1962)·兹伯利0109.38302
[15] Birge,J.R.,多阶段随机线性规划的分解和划分方法,Oper。决议,33,989-1007,(1985)·Zbl 0581.90065号
[16] 北卡罗来纳州波兰德。;Christiansen,J。;Dandurand,B。;艾伯哈特,A。;林德拉斯,J。;卢埃特克,J。;Oliveira,F.,将渐进套期保值与Frank-Wolfe方法相结合以计算随机混合整数规划中的拉格朗日对偶界,Optim。在线,(2016)
[17] 汽车œ,C。;Schultz,R.,随机整数规划中的对偶分解,Oper。Res.Lett.公司。,24, 37-45, (1999) ·Zbl 1063.90037号
[18] 夏恩斯,A。;Cooper,W.W.,《机会约束下优化和满足的确定性等价物》,Oper。决议,11,18-39,(1963年)·Zbl 0117.15403号
[19] 夏恩斯,A。;库珀,W.W。;Symonds,S.H.,《成本范围和确定性等价物:加热油随机规划方法》,管理。科学。,4, 235-263, (1958)
[20] Charpentier,A。;Ouldi,A.,估算价值风险投资组合优化的分配,数学。方法操作。决议,69,395-410,(2009)·Zbl 1169.90418号
[21] 克里斯托瓦尔,M.P。;Escudero,L.F。;Monge,J.F.,《关于解决大规模战术生产计划问题的随机动态规划》,计算。操作。研究,36,2418-2428,(2009)·Zbl 1179.90243号
[22] Dembo,R.,情景免疫,Ann.Oper。研究,30,63-90,(1991)·Zbl 0734.90061号
[23] Dentcheva,D。;Martinez,G.,具有追索权随机排序约束的两阶段随机优化问题,欧洲期刊Oper。决议,219,1-8,(2012)·Zbl 1244.90174号
[24] Dentcheva,D。;Ruszczynski,A.,随机优势约束优化,SIAM J.Optim。,14, 548-566, (2003) ·Zbl 1055.90055号
[25] Dentcheva,D。;Ruszczynski,A.,稳健优化优势及其在风险规避优化中的应用,数学。程序。,序列号。B、 12385-100(2010)·Zbl 1216.90064号
[26] Eppen,G.D。;马丁,R.K。;Schrage,L.,容量规划的情景方法,Oper。决议,34,517-527,(1989)
[27] Escudero,L.F.,《抵押支持证券的稳健投资组合》(Zenios,S.,Quantitative Methods.AI and Supercomputers in Finance,(1995),联通,伦敦),201-228
[28] Escudero,L.F。;A.加林。;梅里诺,M。;Pérez,G.,《关于场景集群划分的BFC-MSMIP策略,以及多级静态混合整数规划的双节点族分支选择和边界》,计算。操作。决议,37,738-753,(2010年)·Zbl 1176.90422号
[29] Escudero,L.F。;加林,A。;梅里诺,M。;Pérez,G.,用非对称场景树解决大规模随机混合0-1问题的算法框架,计算。操作。研究,39,1133-1144,(2012)·Zbl 1251.90295号
[30] Escudero,L.F。;A.加林。;梅里诺,M。;Pérez,G.,多阶段随机程序中混合整数线性资源诱导的准时随机优势,Eur.J.Oper。决议,249,164-176,(2016)·Zbl 1346.90628号
[31] Escudero,L.F.、Garín,A.、Monge,J.F.、Unzueta,A.,2016b。基于内生不确定性和时间一致风险规避管理的多阶段随机混合0-1双线性优化自然灾害应急资源配置规划,提交。
[32] Escudero,L.F。;A.加林。;佩雷斯,G。;Unzueta,A.,大型两阶段随机混合0-1问题的拉格朗日分解,TOP,20,347-374,(2012)·Zbl 1257.90062号
[33] Escudero,L.F。;A.加林。;佩雷斯,G。;Unzueta,A.,两阶段随机混合0-1优化中拉格朗日对偶的场景聚类分解,计算。操作。研究,40,362-377,(2013)·Zbl 1349.90655号
[34] Escudero,L.F.,Garín,A.,Pizarro,C.,Unzueta,A.,2016c。关于多周期随机设施位置分配问题(MSFLP)的最强拉格朗日界,提交。
[35] Escudero,L.F。;A.加林。;Unzueta,A.,多级随机优化中的聚类拉格朗日分解,计算。操作。决议,67,48-62,(2016)·Zbl 1349.90656号
[36] Escudero,L.F。;Monge,J.F。;Romero-Morales,D.,风险管理中随机优势约束的多周期混合0-1线性规划模型的SDP方法,计算。操作。研究,58,32-40,(2015)·Zbl 1348.90502号
[37] Escudero,L.F.,Monge,J.F.,Romero Morales,D.,2017年。不确定条件下战术供应链规划的时间一致性随机优势风险规避测度。提交第二次修订。
[38] Escudero,L.F。;Monge,J.F。;罗梅罗·莫拉莱斯,D。;Wang,J.,基于预期未来价值分解的大规模网络收入管理投标价格生成,交通运输。科学。,47, 181-197, (2013)
[39] 费边,C.I。;Szoke,Z.,用层次分解求解两阶段随机规划问题,计算。管理。科学。,4133-353,(2007年)·Zbl 1145.90045号
[40] Frangioni,A。;Gorgone,E.,《简单组件和函数的捆绑方法:多商品网络设计的应用》,数学。程序。序列号。A、 145133-161(2014)·Zbl 1300.90027号
[41] 加德,D。;哈克贝尔,G。;Ryan,S.M。;沃森,J.-P。;湿地,R.-B。;Woodruff,D.L.,从随机混合整数程序的渐进对冲算法中获得下限,数学。程序。,序列号。B、 157、47-67(2016)·Zbl 1338.90282号
[42] Gaivoronski,A.A。;Plug,G.,《投资组合优化中的价值-风险:属性和计算方法》,J.risk,7,11-31,(2005)
[43] Geoffrion,A.M.,整数规划的拉格朗日松弛法,数学。程序。螺柱,282-114,(1974)·Zbl 0395.90056号
[44] 戈尔默,R。;美国哥特兹。;Schultz,R.,关于混合整数线性资源诱导的二阶随机优势约束的注记,数学。程序。序列号。A、 126179-190(2011)·Zbl 1229.90109号
[45] 戈尔默,R。;Neise,F。;Schultz,R.,混合整数线性资源诱导的一阶随机优势约束随机规划,SIAM J.Optim。,19, 552-571, (2008) ·Zbl 1173.90490号
[46] Guignard,M.,《拉格朗日松弛》,TOP,11,151-228,(2003)·Zbl 1079.90087号
[47] 吉格纳德,M。;Kim,S.,拉格朗日分解。产生更强拉格朗日边界的模型,数学。程序。,39, 215-228, (1987) ·Zbl 0638.90074号
[48] Guigues,V.,SDDP用于一些阶段间相关风险规避问题以及在水热规划中的应用,计算。最佳方案。申请。,57, 167-203, (2014) ·Zbl 1312.90047号
[49] 圭格斯,V。;Sagastizabal,C.,大规模多级随机线性规划的风险规避政策,数学。程序。,序列号。A、 138167-198(2013)·Zbl 1266.90135号
[50] 持有,M。;Karp,R.M.,旅行商问题和最小生成树:第二部分,数学。程序。,1, 6-25, (1971) ·Zbl 0232.90038号
[51] ILOG,I.,2012年。CPLEX v12.5版http://www.ilog.com/products/cplex。
[52] 科兹米克,V。;Morton,D.P.,风险规避随机对偶动态规划,Optim。在线,(2013)
[53] 李,Z。;Ierepatritou,M.,通过增广拉格朗日优化和情景分解进行产能扩张规划,AlChE J.,58,871-883,(2012)
[54] 勒基坦根,A。;Woodruff,D.L.,应用于混合整数(0,1)多阶段随机规划的渐进对冲和禁忌搜索,《启发式杂志》,211-128,(1996)·Zbl 0869.90056号
[55] Lumpreras,S。;Ramos,A.,应用分解策略的海上风电场电气布局优化设计,IEEE Trans。电力系统。,28, 1434-1441, (2013)
[56] Mahlke,D.,解决多级随机程序的基于场景树的分解(在能源生产中的应用),(2011年),Springer·Zbl 1230.90003号
[57] Homem-de Mello,T。;Pagnoncelli,B.K.,《多级随机规划中的风险规避:建模和算法视角》,欧洲期刊Oper。决议,249,188-199,(2016)·Zbl 1346.90639号
[58] Mulvey,J.M。;Ruszczynski,A.,大规模优化方法的一种新的场景分解方法,Oper。研究,43,477-4909,(1995)·Zbl 0843.90086号
[59] Ogryczak,W。;Ruszczyñski,A.,《从随机支配到均值风险模型:作为风险度量的半偏差》,《欧洲期刊·Oper》。Res.,116,33-50,(1999年)·兹比尔1007.91513
[60] Oliveira,W。;Sagastizabal,C。;Scheimberg,S.,两阶段随机规划的非精确束方法,SIAM J.Optim。,21, 517-544, (2011) ·Zbl 1226.90057号
[61] Pagés-Bernaus,A。;佩雷斯·瓦尔德斯(Pérez-Valdés),G。;Tomasgard,A.,《分支与固定协调算法的并行分布式实现》,欧洲期刊Oper。Res.,244,77-85,(2015年)·Zbl 1346.90644号
[62] 佩雷拉,M.V.F。;Pinto,L.M.V.G.,应用于能源规划的多阶段随机优化,数学。程序。,52, 259-375, (1991) ·Zbl 0749.90057号
[63] Pflug,G。;Pichler,A.,一致风险函数的时间一致性决策和时间分解,数学。操作。决议,41,682-699,(2015)·Zbl 1338.90286号
[64] Philpott,A。;de Matos,V.L.,具有风险规避的多阶段随机程序的动态抽样算法,欧洲操作期刊。决议,218,470-483,(2012)·Zbl 1244.90175号
[65] Rahmaniani,R。;Crainic,T.G。;Gendreau,M。;Rei,W.,《benders分解算法:文献综述》,欧洲期刊Oper。决议,259,801-817,(2017)·Zbl 1402.90158号
[66] 新泽西州雷东多。;Conejo,A.J.,拉格朗日松弛法的短期水热协调:对偶问题的解决,IEEE Trans。电力系统。,14, 89-95, (1997)
[67] Rockafellar,R.T。;Uryasev,S.,条件价值风险优化,J.risk,2,21-41,(2000)
[68] Rockafellar,R.T。;Wets,R.J.-B.,《不确定性优化中的情景和政策聚合》,数学。操作。决议,第16号,第119-147页,(1991年)·Zbl 0729.90067号
[69] Rudloff,B。;街道,A。;Valladáo,D.M.,《时间一致性和风险规避动态决策模型:定义、解释和实际后果》,《欧洲期刊》。决议,234,743-750,(2014)·Zbl 1304.90113号
[70] Ruszczyiñski,A.,多级随机规划问题的并行分解,数学。程序。,58, 201-228, (1993) ·Zbl 0777.90036号
[71] Ruszczyiński,A.,关于稀疏凸优化的增广拉格朗日分解方法的收敛性,数学。操作。决议,20,(1995)·Zbl 0845.90098号
[72] Ruszczyiñski,A。;Swietanowski,A.,加速两阶段随机线性问题的正则化分解方法,SIAM J.Optim。,24, 127-153, (2014)
[73] Sandikci,B。;Kong,N。;Schaefer,A.J.,《随机混合整数程序的边界层次》,数学。程序。,138, 253-272, (2013) ·兹伯利1266.90133
[74] Sandikci,B。;Ozaltin,O.Y.,多阶段随机整数规划的可扩展边界方法,(2014),美国伊利诺伊州芝加哥大学布斯商学院,工作文件14-21
[75] 萨林,南卡罗来纳州。;Sherali,H.D。;Liao,L.,最小化随机调度问题的条件值风险,J.scheduling,17,5-15,(2014)·Zbl 1297.90067号
[76] 舒尔茨,R。;Tiedemann,S.,具有混合整数追索权的随机规划中基于超额概率的风险规避,SIAM J.Optim。,14, 115-138, (2003) ·Zbl 1043.90059
[77] 舒尔茨,R。;Tiedemann,S.,具有混合整数追索权的随机程序中的条件风险值,数学。程序。,序列号。B、 105、365-386(2006)·Zbl 1085.90042号
[78] Sen,S。;Zhou,Z.,《多级随机分解:随机规划和近似动态规划之间的桥梁》,SIAM J.Optim。,24, 127-153, (2014) ·Zbl 1291.90153号
[79] Shapiro,A.,《关于风险规避多阶段随机规划中的时间一致性概念》,Oper。Res.Lett.公司。,37, 143-147, (2009) ·Zbl 1167.90613号
[80] 夏皮罗,A。;西德卡亚。;科斯塔,J.P.d。;Soares,M.P.,风险中性和风险规避随机双重动态规划方法,欧洲期刊Oper。研究,224375-391,(2013)·Zbl 1292.90219号
[81] van Slike,R。;Wets,R.J.B.,L型线性规划及其在最优控制和随机规划中的应用,SIAM J.Appl。数学。,17, 638-663, (1969) ·Zbl 0197.45602号
[82] Watson,J.P。;Woodruff,D.,一类随机混合整数资源分配问题的渐进对冲创新,计算。管理。科学。,8, 355-370, (2011) ·Zbl 1225.91032号
[83] Wets,R.J.-B.,具有固定追索权的随机规划:等价确定性规划,SIAM Rev.,16309-339,(1974)·Zbl 0311.90056号
[84] Zenarosa,G.L。;普罗科皮耶夫,O.A。;Schaefer,A.J.,《场景树分解:多级随机混合整数规划的界》,(2014),匹兹堡大学工业工程系,宾夕法尼亚州匹兹堡,美国,技术论文
[85] 邹,J。;艾哈迈德,S。;Sun,X.A.,带二进制状态变量的多级随机整数程序的嵌套分解,工作文件。佐治亚理工学院工业与系统工程学院,亚特兰大,佐治亚州30332,美国(2016)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。