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SHOT中非凸混合整数非线性规划的多面体逼近策略。 (英语) 兹比尔1490.90200

摘要:混合整数非线性规划(MINLP)的许多算法都使用了不同版本的多面体外近似。虽然已经证明这些方法对凸MINLP很有效,但将其扩展到解决非凸问题一直是一个挑战。支持超平面优化工具包(SHOT)是基于MINLP问题的非线性可行集的多面体近似的求解器。SHOT是一个开源COIN-OR项目,目前是凸MINLP的最有效的全局解算器之一。在本文中,我们讨论了SHOT的一些扩展,这些扩展极大地扩展了它对非凸问题的适用性。该功能包括利用凸性检测来选择要线性化的非线性项,提升特殊类函数的重新公式,不可行子问题的可行性松弛,以及添加目标割集来强制搜索更好的可行解。此功能并非SHOT独有,但也可以在其他类似方法中实现。除了讨论SHOT的新非凸功能外,还对非凸MINLP的确定性解算器进行了广泛的基准测试,提供了非凸MILLP当前状态的快照。

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90立方厘米 混合整数编程
90C26型 非凸规划,全局优化
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全文: 内政部

参考文献:

[1] 贝洛蒂,P。;Berthold,T.,非凸MINLP可行性泵的三个想法,Optim。莱特。,11, 1, 3-15 (2017) ·Zbl 1373.90080号
[2] 贝洛蒂,P。;Lee,J。;自由,L。;Margot,F。;Wächter,A.,非凸MINLP的分支和边界收紧技术,Optim。方法软件。,24, 597-634 (2009) ·Zbl 1179.90237号
[3] 伯纳尔,德国;Vigerske,S。;Trespalacios,F.公司。;Grossmann,IE,使用可行性泵改进DICOPT在凸MINLP问题中的性能,Optim。方法软件。,35, 1, 171-190 (2020) ·兹比尔1425.90070
[4] Berthold,T.:全局MINLP解算器中的启发式算法。柏林理工大学博士论文(2014)
[5] Bonami,P.,Kilinç,M.,Linderath,J.:凸混合整数非线性程序的算法和软件。摘自:混合整数非线性规划,第1-39页。施普林格(2012)·Zbl 1242.90121号
[6] Bonami,P。;Lee,J.,BONMIN用户手册,Numer。数学。,4, 1-32 (2007)
[7] 布库瓦拉,F。;米塞纳,R。;Floudas,CA,《混合整数非线性规划的全局优化进展》,MINLP和约束无导数优化,CDFO,Eur.J.Op.Res.,252,3,701-727(2016)·Zbl 1346.90677号
[8] 布西克,MR;德克塞,SP;Vigerske,S.,PAVER 2.0:一个自动化性能分析基准数据的开源环境,J.Global Optim。,59, 2, 259-275 (2014) ·Zbl 1300.90003号
[9] Bussieck,M.R.,Vigerske,S.:MINLP解算器软件。收录:威利运营研究和管理科学百科全书。威利在线图书馆(2010)
[10] Castro,PM,双线性问题的逐段紧mccormick松弛,计算。化学。工程师,72,300-311(2015)
[11] Ceccon,F。;Siirola,JD;Misener,R.,SUSPECT:用于pyomo的MINLP特殊结构探测器,《优化快报》,第14期,第801-814页(2019年)·Zbl 1444.90081号
[12] Dakin,RJ,混合整数规划问题的树搜索算法,计算。J.,8,3,250-255(1965)·Zbl 0154.42004号
[13] 达姆布罗西奥,C。;Frangioni,A。;自由,L。;Lodi,A.,非凸MINLP的可行性泵风暴,数学。程序。,136, 2, 375-402 (2012) ·Zbl 1257.90056号
[14] 达姆布罗西奥,C。;Lodi,A.,《混合整数非线性编程工具:更新的实践概述》,《Ann.Op.Res.》,204,1,301-320(2013)·Zbl 1269.90067号
[15] 邓宁,I。;哈切特,J。;Lubin,M.,JuMP:数学优化建模语言,SIAM Rev.,59,2,295-320(2017)·Zbl 1368.90002号
[16] 马萨诸塞州杜兰;Grossmann,IE,一类混合整数非线性程序的外逼近算法,数学。程序。,36, 3, 307-339 (1986) ·Zbl 0619.90052号
[17] 达姆布罗西奥,C。;Lodi,A。;Martello,S.,MILP模型中两变量函数的分段线性近似,Op.Res.Lett。,38, 1, 39-46 (2010) ·Zbl 1182.90064号
[18] 菲舍蒂,M。;手套,F。;Lodi,A.,《可行性研究泵》,数学。程序。,104, 1, 91-104 (2005) ·兹比尔1077.90039
[19] 菲舍蒂,M。;Monaci,M.,混合整数双线性规划的分支和切割算法,Eur.J.Op.Res.,282,2506-514(2020)·兹比尔1430.90431
[20] 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
[21] Floudas,C.A.:确定性全局优化,非凸优化及其应用第37卷(2000年)·Zbl 0980.49027号
[22] 福勒,R。;盖伊,D。;Kernighan,B.,AMPL(1993),马萨诸塞州:博伊德·弗雷泽·丹弗斯
[23] GAMS:解算器手册(2018年)。https://www.gams.com/latest/docs/S_MAIN.html
[24] Geoffrion,AM,广义弯曲分解,J.Optim。理论应用。,10,4237-260(1972年)·Zbl 0229.90024
[25] Gleixner,A.,Bastubbe,M.,Eifler,L.,Gally,T.,Gamrath,G.,Gottwald,R.L.,Hendel,G.、J.T.、Witzig、,J.:SCIP优化套件6.0。技术报告,优化在线(2018)
[26] Gounaris,CE;米塞纳,R。;加利福尼亚州弗洛达斯,池问题分段线性松弛的计算比较,工业工程化学。研究,48,12,5742-5766(2009)
[27] Grossmann,I.E.,Kravanja,Z.:混合整数非线性规划:算法和应用综述。收录于:L.T.Biegler、T.F.Coleman、A.R.Conn、F.N.Santosa(编辑)《应用的大规模优化》,第73-100页。施普林格(1997)·Zbl 0884.65058号
[28] Grossmann,I.E.、Viswanathan,J.、Vecchietti,A.、Raman,R.、Kalvelagen,E.等人:GAMS/DICOPT:离散连续优化包。GAMS公司(2002)
[29] Guennebaud,G.、Jacob,B.等人:Eigen v3(2010)。网址:http://eigen.tuxfamily.org
[30] 俄克拉荷马州古普塔;Ravindran,A.,凸非线性整数规划中的分枝定界实验,Manag。科学。,31, 12, 1533-1546 (1985) ·Zbl 0591.90065号
[31] 古罗比优化:古罗比优化器参考手册(2020)。https://www.gurobi.com/wp-content/plugins/hd_documentations/documentation/9.0/refman.pdf
[32] 哈特,WE;莱尔德,CD;沃森,JP;半月,DL;佐治亚州哈克贝尔;尼科尔森,BL;Siirola,JD,《Python中的Pyomo-optimization建模》(2012),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1370.90003号
[33] 科奇斯,GR;Grossmann,IE,DICOPT解决过程系统工程中MINLP问题的计算经验,Comp。化学。工程,13,3,307-315(1989)
[34] Kronqvist,J.,Bernal,D.,Lundell,A.,Westerlund,T.:一种快速获得可行解并解决凸MINLP问题的中心割算法。公司。化学。工程(2018)
[35] Kronqvist,J.,Bernal,D.E.,Grossmann,I.E.:在凸MINLP的外近似中使用正则化和二阶信息。数学规划第285-310页(2020)·Zbl 1461.65168号
[36] Kronqvist,J.,Bernal,D.E.,Lundell,A.,Grossmann,I.E.:凸MINLP解算器的回顾和比较。优化与工程第1-59页(2018年)
[37] Kronqvist,J。;伦德尔,A。;Westerlund,T.,凸混合整数非线性规划的扩展支持超平面算法,J.Global Optim。,64, 2, 249-272 (2016) ·Zbl 1339.90247号
[38] Kronqvist,J.,Lundell,A.,Westerlund,T.:解决凸混合整数非线性规划问题的中心切割算法。收录于:《计算机辅助化学工程》,第40卷,第2131-2136页。Elsevier(2017)
[39] Kronqvist,J。;伦德尔,A。;Westerlund,T.,解决凸minlp问题时利用可分性的改革,J.Global Optim。,71, 3, 571-592 (2018) ·Zbl 1402.90098号
[40] Kröger,O.,Coffrin,C.,Hijazi,H.,Nagarajan,H.:Juniper:julia中的一个开源非线性分支约束解算器。收录于:约束编程、人工智能和运筹学的集成,第377-386页。施普林格国际出版公司(2018)·兹比尔1511.90001
[41] Lastusilta,T.:GAMS MINLP解算器比较和对AlphaECP算法的一些改进。奥博阿卡德米大学博士论文(2011年)
[42] Leyffer,S.、Linderoth,J.、Luedtke,J.,Miller,A.、Munson,T.:混合整数非线性规划的应用和算法。收录于:《物理学杂志:会议系列》,第180卷,第012014页。IOP出版(2009)
[43] Liberti,L.:数学编程中的重构技术。HDR论文(2009)·Zbl 1170.90304号
[44] 自由,L。;卡菲里,S。;塔利桑,F。;亚伯拉罕。;哈萨尼恩,AE;Siarry,P。;Engelbrecht,A.,《数学规划改革:计算方法》,《计算智能基础第3卷:全局优化》,153-234(2009),柏林-海德堡,柏林,海德堡:施普林格,柏林-海德堡,德国柏林,德国海德堡
[45] Liberti,L.,Nannicini,G.,Mladenović,N.:解决MINLP的好方法。摘自:《数学》,第231-244页。施普林格(2009)·Zbl 1276.90041号
[46] Lin,Y。;Schrage,L.,LINDO API中的全局解算器,Optim。方法软件。,24, 4-5, 657-668 (2009) ·Zbl 1177.90325号
[47] Lundell,A.:全局优化中符号函数的转换技术。奥博阿卡德米大学博士论文(2009年)
[48] Lundell,A.,Kronqvist,J.:关于用SHOT求解非凸MINLP问题。摘自:全球优化世界大会,第448-457页。查姆斯普林格(2019)
[49] 伦德尔,A。;Kronqvist,J。;Westerlund,T.,《支持超平面优化工具包》(2020),《在线优化:预打印,在线优化》·Zbl 1339.90247号
[50] 伦德尔,A。;Skjäl,A。;Westerlund,T.,全球优化的重新制定框架,J.global Optim。,57, 1, 115-141 (2013) ·Zbl 1277.90102号
[51] 伦德尔,A。;韦斯特伦德,J。;Westerlund,T.,《在全局优化中的一些转换技术及其应用》,J.global Optim。,43,2-3391-405(2009年)·Zbl 1169.90453号
[52] Lundell,A.,Westerlund,T.:全局优化的重新表述框架中双线性项的凸包络的表示。在:第12届国际过程系统工程研讨会和第25届欧洲计算机辅助过程工程研讨会,第833-838页。Elsevier(2015)
[53] 伦德尔,A。;Westerlund,T.,《使用重新公式和符号变换解决全局优化问题》,Comp。化学。工程,116122-134(2018)
[54] Mahajan,A。;Leyffer,S。;林德拉斯,J。;卢埃特克,J。;Munson,T.,Minotaur:一个混合集成非线性优化工具包(2017),在线优化:预打印,在线优化·Zbl 1476.65099号
[55] Melo,W.,Fampa,M.,Raupp,F.:MINLP算法及其在Muriqui Optimizer中的实现概述。《运营研究年鉴》第1-25页(2018年)·Zbl 1443.90256号
[56] Messine,F.,使用区间约束传播技术的确定性全局优化,RAIRO Op.Res.,38,4,277-293(2004)·Zbl 1114.90156号
[57] MINLPLib:混合整数非线性规划库(2020)。http://www.minlplib.org/。[下载日期:2020年1月6日]
[58] 米塞纳,R。;弗洛达斯,CA,多维函数的分段线性近似,J.Optim。理论应用。,145, 120-147 (2010) ·Zbl 1186.90080号
[59] 米塞纳,R。;Floudas,CA,ANTIGONE:非线性方程的连续/整数全局优化算法,J.global Optim。,59, 2-3, 503-526 (2014) ·Zbl 1301.90063号
[60] Mittelmann,H.:优化软件基准(2018)。http://plato.asu.edu/bench.html。[访问日期:2020年1月28日]
[61] Muts,P.,Nowak,I.,Hendrix,E.M.:凸混合整数非线性规划的基于分解的外近似算法。《全球优化杂志》第1-22页(2020年)·Zbl 1441.90100号
[62] Nagarajan,H。;卢,M。;王,S。;弯曲,R。;Sundar,K.,非凸程序全局优化的自适应多元分区算法,J.global Optim。,74, 639-675 (2019) ·Zbl 1429.90056号
[63] Nowak,I.、Breitfeld,N.、Hendrix,E.M.、Njacheun-Njanzoua,G.:用于全局优化的基于分解的内外细化算法。《全球优化杂志》第1-17页(2018年)·Zbl 1417.90122号
[64] Schichl,H。;Neumaier,A.,用于全局优化的有向无环图的区间分析,J.global Optim。,33, 4, 541-562 (2005) ·Zbl 1094.65061号
[65] 苏·L。;Tang,L。;伯纳尔,德国;Grossmann,IE,凸混合整数非线性程序的改进二次切割,计算。化学。工程,10977-95(2018)
[66] Sundar,K.,Nagarajan,H.,Wang,S.,Linderoth,J.,Bent,R.:多线性项的分段多面体公式(2020)·Zbl 1525.90443号
[67] Tawarmalani,M.,Sahinidis,N.V.:连续和混合整数非线性规划中的对流化和全局优化:理论、算法、软件和应用,第65卷。Springer科学与商业媒体(2002)·Zbl 1031.90022号
[68] Tawarmalani,M。;Sahinidis,NV,混合整数非线性程序的全局优化:理论和计算研究,数学。程序。,99563-591(2004年)·兹比尔1062.90041
[69] Tawarmalani,M。;内华达州萨希尼迪斯,《全局优化的多面体分枝切割方法》,数学。程序。,103, 225-249 (2005) ·Zbl 1099.90047号
[70] Trespalacios,F。;Grossmann,IE,《混合整数非线性和广义析取规划方法综述》,化学。Ingenieur Technik,86,7,991-1012(2014)
[71] Vigerske,S。;Gleixner,A.,SCIP:在分支框架中混合整数非线性程序的全局优化,Optim。方法软件。,33, 3, 563-593 (2018) ·Zbl 1398.90112号
[72] 维斯瓦纳坦,J。;Grossmann,IE,MINLP优化的组合罚函数和外近似方法,计算。化学。工程师,14,7,769-782(1990)
[73] 瓦希特,A。;Biegler,LT,《关于大规模非线性规划中点内滤波器线性搜索算法的实现》,数学。程序。,106, 1, 25-57 (2006) ·Zbl 1134.90542号
[74] 韦斯特伦德,T。;Petterson,F.,求解凸MINLP问题的扩展割平面方法,计算。化学。工程,19,131-136(1995)
[75] 韦斯特伦德,T。;Pörn,R.,用割平面技术求解伪凸混合整数优化问题,Optim。工程,3,3,253-280(2002)·Zbl 1035.90051号
[76] Wicaksono,DS;Karimi,IA,双线性程序全局优化的分段milp低估和高估,AIChE J.,54,4,991-1008(2008)
[77] 周,K。;科伦萨,MR;陈,X。;Sahinidis,NV,在多核全局MINLP解算器中激活MIP松弛的有效策略,J.global Optim。,70, 3, 497-516 (2018) ·Zbl 1393.90076号
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