×

混合整数二次双层问题全局优化的外逼近。 (英语) Zbl 1473.90107号

摘要:在过去的几年和几十年中,双层优化问题受到了广泛的关注。除了大量的理论发展外,还为混合整数线性双层问题发展了新的求解算法,最新的算法使用混合整数规划中的分支和切割技术,这些技术特别适合于双层环境。本文考虑MIQP-QP双层问题,即具有混合积分凸二次上层和连续凸二次下层的模型。此设置允许对较低级别进行基于强二元性的转换,这通常会产生原始双层问题的等效非凸单级别重新公式。在合理的假设下,我们可以导出基于多树和单树外近似的割平面算法。我们证明了这两种方法的有限终止性和正确性,并给出了广泛的数值结果,说明了这些方法的适用性。结果表明,所提出的方法能够求解具有数千个变量和约束的双层实例,并且显著优于经典求解方法。

MSC公司:

90C20个 二次规划
90立方厘米 混合整数编程
90C25型 凸面编程
90立方厘米 数学规划中的最优性条件和对偶性

软件:

电影;邦明
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Abhishek,K。;Leyffer,S。;Linderath,J.,FilMINT:凸混合整数非线性程序的基于外部近似的解算器,INFORMS J.Compute。,22, 4, 555-567 (2010) ·Zbl 1243.90142号 ·doi:10.1287/ijoc.1090.0373
[2] Arroyo,JM,《在多重突发事件下应用于电力系统脆弱性分析的双层规划》,IET-Gener。Transm公司。发行,4,2,178-190(2010)·doi:10.1049/iet-gtd.2009年9月8日
[3] Avraamidou,S。;Pistikopoulos,EN,二层混合整数线性和二次规划问题的多参数优化方法,计算。化学。工程,125,98-113(2019)·Zbl 1432.90088号 ·doi:10.1016/j.compchemeng.2019.01.021
[4] Baggio,A.、Carvalho,M.、Lodi,A.、Tramontani,A.:关键节点问题的多级方法。技术报告,蒙特勒理工学院(2016)·Zbl 1470.91037号
[5] Bard,JF,凸二级优化,数学。程序。,40, 1, 15-27 (1988) ·Zbl 0655.90060号 ·doi:10.1007/BF01580720
[6] 巴德,JF;Moore,JT,二层规划问题的分枝定界算法,SIAM J.Sci。统计计算。,11, 2, 281-292 (1990) ·Zbl 0702.65060号 ·doi:10.1137/0911017
[7] 贝洛蒂,P。;柯奇斯,C。;Leyffer,S。;林德拉斯,J。;卢埃特克,J。;Mahajan,A.,《混合整数非线性优化》,《数值学报》,22,1-131(2013)·Zbl 1291.65172号 ·文件编号:10.1017/S0962492913000032
[8] Bonami,P。;比格勒,LT;连接器,AR;Cornuéjols,G。;格罗斯曼,IE;莱尔德,CD;Lee,J。;Lodi,A。;Margot,F。;Sawaya,N.,凸混合整数非线性规划的算法框架,离散优化。,5, 2, 186-204 (2008) ·Zbl 1151.90028号 ·doi:10.1016/j.disopt.2006.10.011
[9] Böttger,T.,Grimm,V.,Kleinent,T.,Schmidt,M.:欧洲进出口天然气市场中贸易和运输脱钩的成本。技术报告(2020年)。http://www.optimization-online.org/DB_HTML/200/06/7851.HTML
[10] 博伊德,S。;Vandenberghe,L.,凸优化。(2004) ·Zbl 1058.90049号 ·doi:10.1017/cbo9780511804441
[11] 卡普拉拉。;卡瓦略,M。;Lodi,A。;GJ,Woeginger,带遮断约束的双层背包,INFORMS J.Compute。,28, 2, 319-333 (2016) ·Zbl 1343.90075号 ·doi:10.1287/ijoc.2015.0676
[12] Daxhelet,O。;Smeers,Y.,《欧盟对跨境电力贸易的监管:两阶段均衡模型》,Eur.J.Oper。Res.,181,3,1396-1412(2007)·Zbl 1123.91314号 ·doi:10.1016/j.ejor.2005.12.040
[13] Dempe,S.:双层编程基础。施普林格,柏林(2002)。doi:10.1007/b101970·Zbl 1038.90097号
[14] Dempe,S。;卡拉什尼科夫,V。;乔治亚州佩雷兹·瓦尔德斯;卡拉什尼科娃,N.,《双层计划》。问题(2015)·兹比尔1338.90005 ·doi:10.1007/978-3-662-45827-3
[15] Dempe,S。;Zemkoho,AB,《双层道路定价:理论分析和最优条件》,《Ann.Oper》。研究,196,1,223-240(2012)·Zbl 1274.90374号 ·数字对象标识代码:10.1007/s10479-011-1023-z
[16] DeNegre,S.:区间和离散双层线性规划。博士论文。利海大学(2011)
[17] Dolan,ED;Moré,JJ,带性能配置文件的基准优化软件,数学。程序。,91, 2, 201-213 (2002) ·邮编:1049.90004 ·doi:10.1007/s101070100263
[18] 马萨诸塞州杜兰;Grossmann,IE,一类混合整数非线性程序的外近似算法,数学。程序。,36, 3, 307-339 (1986) ·Zbl 0619.90052号 ·doi:10.1007/BF02592064
[19] TA Edmunds;Bard,JF,非线性双层数学程序的算法,IEEE Trans。系统。人类网络。,21, 1, 83-89 (1991) ·doi:10.1109/21.101139
[20] J.Egerer、V.Grimm、T.Kleinistrate、M.Schmidt、G.Zöttl。邻近市场对可再生能源地点、输电扩展和发电投资的影响。欧洲药典。Res.(2020)。doi:10.1016/j.ejor.2020.10.055·Zbl 1487.90658号
[21] 菲舍蒂,M。;卢比奇一世。;莫纳西,M。;Sinnl,M.,混合整数双层线性规划的一种新的通用算法,Oper。第65、6、1615-1637号决议(2017年)·Zbl 1386.90085号 ·doi:10.1287/opre.2017.1650
[22] 菲舍蒂,M。;卢比奇,I。;莫纳西,M。;Sinnl,M.,《拦截游戏与单调性,及其在背包问题中的应用》,《信息与计算》。,31, 2, 390-410 (2019) ·Zbl 07281718号 ·doi:10.1287/ijoc.2018.0831
[23] 菲舍蒂,M。;卢比奇,I。;莫纳西,M。;Sinnl,M.,《关于二层优化中交叉截的使用》,数学。程序。,172, 1-2, 77-103 (2018) ·Zbl 1406.90082号 ·doi:10.1007/s10107-017-1189-5
[24] 菲舍蒂,M。;莫纳西,M。;Sinnl,M.,《广义拦截问题的动态重新表述启发式》,Eur.J.Oper。第267、1、40-51号决议(2018年)·Zbl 1403.90524号 ·doi:10.1016/j.ejor.2017.11.043
[25] 弗莱彻,R。;Leyffer,S.,《用外近似法求解混合整数非线性程序》,数学。程序。,66, 1, 327-349 (1994) ·Zbl 0833.90088号 ·doi:10.1007/BF01581153
[26] Fortuny-Amat,J。;McCarl,B.,两层规划问题的表示和经济解释,J.Oper。Res.Soc.,32,9,783-792(1981)·兹比尔0459.90067 ·doi:10.1057/jors.1981.156
[27] Garcés,有限合伙人;AJ科内乔;加西亚·贝特朗,R。;Romero,R.,《市场环境下输电扩展规划的双层方法》,IEEE Trans。电力系统。,24, 3, 1513-1522 (2009) ·doi:10.1109/TPWRS.2009.2021230
[28] Garcia-Herreros,P。;张,L。;Misra,P。;Arslan,E。;梅塔,S。;Grossmann,IE,《理性市场容量规划的混合集成双层优化》,计算。化学。工程师,86,33-47(2016)·doi:10.1016/j.compchemeng.2015.12.007
[29] 格林·V。;Grübel,J。;Schewe,L。;施密特,M。;Zöttl,G.,《天然气市场分析的非凸均衡模型:标准技术和替代建模方法的失败》,《欧洲药典》。第273、3、1097-1108号决议(2019年)·Zbl 1403.90201号 ·doi:10.1016/j.ejor.2018.09.016
[30] Grimm,V.,Orlinskaya,G.,Schewe,L.,Schmidt,M.,Zöttl,G.:使用双层优化的零售商-消费者电价优化设计。收录:Omega(2020年)。doi:10.1016/j.omega.2020.102327
[31] Grimm,V.、Schewe,L.、Schmidt,M.、Zöttl,G(2018)欧洲出入境天然气市场的多层次模型。数学。方法操作。研究doi:10.1007/s00186-018-0647-z·Zbl 1415.90012号
[32] Hansen,P。;Jaumard,B。;Savard,G.,线性双层规划的新分枝定界规则,SIAM J.Sci。统计计算。,13, 5, 1194-1217 (1992) ·Zbl 0760.65063号 ·doi:10.1137/0913069
[33] 何,X。;李,C。;黄,T。;李,C.,求解凸二次双层规划问题的神经网络,神经网络。,51, 17-25 (2014) ·Zbl 1298.90069号 ·doi:10.1016/j.neunet.2013.11.015
[34] 胡,X。;Ralph,D.,《使用EPEC在重组后的电力市场中模拟具有位置价格的双层博弈》,Oper。研究,55,5809-827(2007)·Zbl 1167.91357号 ·doi:10.1287/操作1070.0431
[35] Jeroslow,RG,《多项式层次结构和竞争分析的简单模型》,数学。程序。,32, 2, 146-164 (1985) ·兹伯利0588.90053 ·doi:10.1007/BF01586088
[36] Kelley,JE Jr,求解凸规划的切平面方法,J.Soc.Ind.Appl。数学。,8, 4, 703-712 (1960) ·兹伯利0098.12104 ·数字对象标识代码:10.1137/0108053
[37] Kle惰性,T.,Labbé,M.,Plein,F.,Schmidt,M.:没有免费的午餐:关于在双层优化中选择正确的Big-M的难度。操作。决议(2020年)。doi:10.1287/opre.2019.1944年·Zbl 1457.90094号
[38] Kle惰性,T。;Schmidt,M.,用惩罚交替方向法计算双层问题的可行点,INFORMS J.Compute。(2020) ·Zbl 07362311号 ·doi:10.1287/ijoc.2019.0945
[39] Kle惰性,T。;Schmidt,M.,多级电力市场模型的全局优化,包括网络设计和图分割,离散优化。,33, 43-69 (2019) ·Zbl 1474.90302号 ·doi:10.1016/j.disopt.2019.02.002
[40] 拉贝,M。;马科特,P。;Savard,G.,双层税收模型及其在公路最优定价中的应用,Manag。科学。,44, 12, 1608-1622 (1998) ·Zbl 0989.90014号 ·doi:10.1287/mnsc.44.12608
[41] Lozano,L。;Smith,JC,《二层混合整数规划问题的基于值-函数的精确方法》,Oper。第65、3、768-786号决议(2017年)·Zbl 1387.90161号 ·doi:10.1287/opre.2017.1589
[42] 吕,Y。;陈,Z。;Wan,Z.,用于求解凸二次二层规划问题的神经网络,J.Comput。申请。数学。,234, 2, 505-511 (2010) ·兹比尔1196.65103 ·doi:10.1016/j.cam.2009.12.041
[43] JT摩尔;巴德,JF,混合整数线性双层规划问题,Oper。研究,38,5,911-921(1990)·Zbl 0723.90090号 ·doi:10.1287/opre.38.5.911
[44] 莫拉莱斯,JM;Pinson,P。;Madsen,H.,一个基于输电成本的模型,用于估算市场整合风资源的数量,IEEE Trans。电力系统。,27, 2, 1060-1069 (2012) ·doi:10.1109/TPWRS.2011.2177281
[45] Nocedal,J。;Wright,SJ,《数值优化》(2006),柏林:施普林格出版社,柏林·兹比尔1104.65059 ·doi:10.1007/978-0-387-40065-5
[46] 皮内达,S。;JM Morales,《使用Big-M解决线性双层问题:并不是所有闪光的都是金子》,IEEE Trans。电力系统。(2019) ·doi:10.1109/TPWRS.2019.2892607
[47] 克萨达,I。;Grossmann,IE,凸MINLP优化问题的基于LP/NLP的分支定界算法,计算。化学。工程师,16,10-11,937-947(1992)·doi:10.1016/0098-1354(92)80028-8
[48] Ralphs,T.:Cor@l公司:双层优化问题库。http://coral.ise.lheigh.edu/data-sets/bilevel-instances/。2019年12月12日访问
[49] 埃朗根地区(Regionales Rechenzentrum Erlangen)。伍德克雷斯特集群。https://www.anleitungen.rrze.fau.de/hpc/woody-cluster/。2019年12月12日访问
[50] Tahernejad,S.,Ralphs,T.K.,DeNegre,S.T.:混合整数双层线性优化问题的分支切割算法及其实现。数学。程序。计算。12, 529-568 (2020). doi:10.1007/s12532-020-00183-6·Zbl 1458.90488号
[51] Tang,Y。;J-PP理查德;Smith,JC,混合整数双层最小最大优化的一类算法,J.Global Optim。,66, 2, 225-262 (2015) ·Zbl 1380.90197号 ·doi:10.1007/s10898-015-0274-7
[52] Vanderbei,RJ,线性程序。(2014) ·Zbl 1299.90243号 ·doi:10.1007/978-1-4614-7630-6
[53] Vicente,L.公司。;萨瓦德,G。;Jüdice,J.,二次双层规划的下降方法,J.Optim。理论应用。,81, 2, 379-399 (1994) ·Zbl 0819.90076号 ·doi:10.1007/BF02191670
[54] 徐,P。;Wang,L.,在三个简化假设下求解二层混合整数线性规划问题的精确算法,计算。操作。研究,41,309-318(2014)·Zbl 1348.90496号 ·doi:10.1016/j.cor.2013.07.016
[55] MH扎尔;博雷罗,JS;曾,B。;Prokopyev,OA,关于一类二层线性整数问题的线性化格式的注记,Ann.Oper。研究,272,1-2,99-117(2019)·Zbl 1411.90228号 ·数字对象标识代码:10.1007/s10479-017-2694-x
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。