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用于混合动力系统优化的平滑和正则化策略。 (英语) Zbl 1364.90329号

摘要:数学规划已成为过程工程中的一个有价值的工具。然而,具有自主模式转换的混合动力系统的优化仍然是理论处理和工程应用的一大挑战。在解决这一障碍的现有方法中,重新制定战略似乎最有希望。在本研究中,提出了一种改进的平滑策略和一种扩展的惩罚方法,用平滑策略近似非光滑动态优化问题。因此,将平滑问题离散化后,NLP求解器可以获得局部解。当引入的重构参数值为零时,该解收敛于原非光滑问题的解。基于这两种策略的固有特征,提出了选择参数值的启发式规则。两个案例研究的结果表明,所提出的方法能够有效地获得具有物理意义的解决方案。

MSC公司:

90立方厘米 互补、平衡问题和变分不等式(有限维)(数学规划方面)
49N90型 最优控制和微分对策的应用
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Akesson J(2010)《JModelica用户指南》。Modelon AB公司。http://www.jmodelica.org/page/236 ·Zbl 1395.93001号
[2] Andersson M(1994)混合系统的面向对象建模和仿真。瑞典隆德理工学院自动控制系博士论文
[3] Anitescu M,Tseng P,Wright SJ(2007),平衡约束数学程序的弹性模型算法:全局收敛性和平稳性。数学课程110:337-371·Zbl 1119.90050号 ·doi:10.1007/s10107-006-0005-4
[4] Bard JF(1988)凸二级优化。数学程序40:15-27·Zbl 0655.90060号 ·doi:10.1007/BF01580720
[5] Barton PI、Allgor RJ、Feehery WF、Galan S(1998)《不连续世界中的动态优化》。工业工程化学研究37:966-981·doi:10.1021/ie970738y
[6] Barton PI,Banga JR,Galan S(2000)混合离散/连续动态系统的优化。计算机化学工程24:2171-2182·doi:10.1016/S0098-1354(00)00586-X
[7] Barton PI,Lee CK(2002)混合系统的建模、仿真、灵敏度分析和优化。ACM Trans模型仿真计算12(4):256-289·Zbl 1390.93118号 ·数字对象标识代码:10.1145/643120.643122
[8] Barton PI、Lee CK、Yunt M(2006)《混合系统的优化》。计算机化学工程30:1576-1589·doi:10.1016/j.compchemeng.2006.05.024
[9] Baumrucker BT,Biegler LT(2009),一类混合动力系统优化的MPEC策略。J过程控制19:1248-1256·doi:10.1016/j.jprocont.2009.02.006
[10] Bemporad A,Morari M(1999),集成逻辑、动力学和约束的系统控制。自动化35:402-427·Zbl 1049.93514号 ·doi:10.1016/S0005-1098(98)00178-2
[11] Biegler L(2010)《非线性编程概念、算法和化学过程应用》,第10卷。Mos-SIAM优化系列,费城SIAM·Zbl 1207.90004号
[12] Biegler LT(2007)动态优化同步策略概述。化学工程过程46:1043-1053·doi:10.1016/j.cep.2006.06.021
[13] Cassandras CG,Pepyne DL,Wardi Y(2001),一类混合系统的最优控制。IEEE Trans Autom控制46:398-415·Zbl 0992.93052号 ·doi:10.1109/9.911417
[14] Cellier FE(1979a)使用数字计算机进行的连续/离散系统组合模拟:技术和工具。瑞士苏黎世理工学院博士论文
[15] Cellier FE(1979b)组合连续/离散系统仿真语言。In:Zeigler BP,Elzas MS,Klir GJ,Oeren TI(ed)系统建模与仿真方法,201-220
[16] Cellier FE、Elmqvist H、Otter M、Taylor JH(1993)混合系统建模与仿真指南。国际会计师联合会第十二届世界大会会议记录,8:391-397
[17] Cervantes A,Biegler LT(1998)使用同步NLP公式进行大规模DAE优化。AIChE J 44(5):1038-1050·doi:10.1002/aic.690440505
[18] Chen C,Mangasarian OL(1996)非线性和混合互补问题的一类光滑函数。计算优化应用程序5:97-138·Zbl 0859.90112号 ·doi:10.1007/BF00249052
[19] Chen X(2000)互补性问题的平滑方法及其应用:综述。《运营研究杂志》Jpn 43(1):32-47·Zbl 0998.90078号 ·doi:10.1016/S0453-4514(00)88750-5
[20] Chen X(2012)非光滑、非凸最小化的平滑方法。数学课程134(1):71-99·Zbl 1266.90145号 ·doi:10.1007/s10107-012-0569-0
[21] Chen Y,Florian M(1995)非线性双层规划问题:公式、正则性和最优性条件。优化32(3):193-209·Zbl 0817.90101号 ·网址:10.1080/02331939508844048
[22] De la Fluente RL,Flores-Tlacahuac A(2009),使用同步混合集成动态优化方法的集成设计和控制。工业工程化学研究48:1933-1943·doi:10.1021/ie801353c文件
[23] Dempe S(2002)《双层规划基础》。多德雷赫特Kluwer学院出版社·Zbl 1038.90097号
[24] Dempe S,Dutta J(2012)双层规划是具有互补约束的数学规划的特例吗?数学课程131(1-2):37-48·Zbl 1235.90145号 ·doi:10.1007/s10107-010-0342-1
[25] Diehl M,Bock HG,Schloeder JP,Findeisen R,Nagy Z,Allgoewer F(2002)微分代数方程控制过程的实时优化和非线性模型预测控制。J过程控制12(4):577-585·doi:10.1016/S0959-1524(01)00023-3
[26] Ferris MC,Pang JS(1997)互补问题的工程和经济应用。SIAM版本39:669-713·兹伯利0891.90158 ·doi:10.1137/S0036144595285963
[27] Filippov AF(1988)具有不连续右手边的微分方程。多德雷赫特Kluwer学术出版社·doi:10.1007/978-94-015-7793-9
[28] Fischer A(1992)一种特殊的牛顿型优化方法。优化24:269-284·Zbl 0814.65063号 ·doi:10.1080/02331939208843795
[29] Flegel M(2005)具有平衡约束的数学程序的约束条件和平稳性概念。博士论文,Julius-Maximilians-Universität Würzburg,德国
[30] Fletcher R,Leyffer S(2004)将具有互补约束的数学规划作为非线性规划求解。最优方法软件19:15-40·Zbl 1074.90044号 ·doi:10.1080/1055678041001654241
[31] Fletcher R,Leyffer S,Ralph D,Scholtes S(2006)具有平衡约束的数学规划的SQP方法的局部收敛性。SIAM J Optim公司17:259-286·Zbl 1112.90098号 ·doi:10.137/S1052623402407382
[32] Flores-Tlacahuac A,Biegler LT(2007)《集成设计和控制的同步混合集成动态优化》。计算机化学工程31:588-600·doi:10.1016/j.compchemeng.2006.08.010
[33] Goebel R、Sanfelice RG、Teel AR(2009)《混合动力系统》。IEEE控制系统杂志29:28-93·Zbl 1395.93001号 ·doi:10.1109/MCS.2008.931718
[34] Grossmann C,Kleinmichel H(1979)Verfahren der nichtlinearen Optimierung。莱比锡特伯纳·Zbl 0434.90056号
[35] Grossmann IE(2002)非线性混合整数和析取编程技术综述。优化工程3:227·Zbl 1035.90050 ·doi:10.1023/A:1021039126272
[36] Herskovits J,Filho MT,Leontiev A(2013)解决双层规划问题的内点技术。优化工程14:381-394·Zbl 1294.90062号 ·doi:10.1007/s11081-012-9192-4
[37] Hoheisel T,Kanzow C,Schwartz A(2013)具有互补约束的数学程序松弛方法的理论和数值比较。数学课程137(1-2):257-288·Zbl 1262.65065号 ·doi:10.1007/s10107-011-0488-5
[38] Hu XM,Ralph D(2004)具有互补约束的数学规划惩罚方法的收敛性。最优化理论应用杂志123:365-390·doi:10.1007/s10957-004-5154-0
[39] Jiang H,Ralph D(1999)非线性互补约束数学规划的光滑SQP方法。SIAM J Optim公司10:779-808·Zbl 0955.90134号 ·doi:10.1137/S1052623497332329
[40] Kardani A,Dussault JP,Benchakroun A(2009)具有互补约束的数学程序的新正则化方案。物理化学杂志A 20:78-103·Zbl 1187.65064号
[41] Kennedy J,Eberhart R(2002),粒子群优化。《神经网络》,1995年。诉讼程序。电气与电子工程师协会4:1942-1948
[42] Kravanja S,Sorsak A,Kravanjia Z(2003)《工程中解决大型组合问题的高效多级MINLP策略》,Optim Eng 4:97-151·Zbl 1046.90049号 ·doi:10.1023/A:1021812414215
[43] Leyffer S(2003)具有互补约束的数学规划。SIAG/OPT观点与新闻14:15-18
[44] Leyffer S,Lopez-Calva G,Nocedal J(2006)具有互补约束的数学规划的内部方法。SIAM J Optim公司17:52-77·Zbl 1112.90095号 ·doi:10.1137/040621065
[45] 罗志强,庞建生,拉尔夫D(1996)带平衡约束的数学规划。剑桥大学出版社·Zbl 0898.90006号 ·doi:10.1017/CBO9780511983658
[46] Mehrmann V,Wunderlich L(2009)微分代数方程的混合系统-分析和数值解。J过程控制19(8):1218-1228·doi:10.1016/j.jprocont.2009.05.002
[47] Michalik C,Hannemann R,Marquardt W(2009)增量单次射击:一种用于动态系统参数估计的鲁棒方法。计算机化学工程33:1298-1305·doi:10.1016/j.compchemeng.2009.02.002
[48] Morari M,Baric M(2006)约束混合系统控制的最新发展。计算机化学工程30:1619-1631·doi:10.1016/j.compchemeng.2006.05.041
[49] Mynttinen I,Li P(2011)混合系统参数估计的重新制定方案。参加:第21届计算机辅助工艺工程欧洲研讨会,778-782·Zbl 1073.90557号
[50] Nakamura K,Fusaoka A(2005)关于超限混合自动机。主题:第八届国际研讨会,HSCC 2005,495-510·兹比尔1078.93015
[51] Nocedal J,Wright SJ(1999)《数值优化》。纽约施普林格-弗拉格·Zbl 0930.65067号 ·数字对象标识代码:10.1007/b98874
[52] Pappala VS,Erlich I(2008)通过自适应粒子群优化解决机组组合问题的新方法。In:电力和能源协会大会,2008 IEEE,1-6·Zbl 0955.90134号
[53] Park T,Barton PI(1996),微分代数模型中的状态事件定位。ACM跨模型仿真计算6:137-165·Zbl 0887.65075号 ·数字对象标识代码:10.1145/232807.232809
[54] Pfeiffer,A。;Arnold,M.,《非连续多学科模型的敏感性分析:两个示例》,239-251(2010),柏林
[55] Prata DM、Schwaab M、Lima EL、Pinto JC(2009)《通过粒子群优化进行非线性动态数据协调和参数估计:工业聚丙烯反应器的应用》。化学工程科学64:3953-3967·doi:10.1016/j.ces.2009.05.028
[56] Raghunathan A,Biegler LT(2005)具有互补约束的数学程序的内点方法。SIAM J Optim公司15:720-750·兹比尔1077.90079 ·doi:10.1137/S1052623403429081
[57] Raghunathan AU,Prez-Correa JR,Agosin E,Biegler LT(2006),使用微分变分不等式(DVI)对间歇发酵形成和解决方案的代谢通量平衡模型中的参数估计。安·奥珀148:251-270·Zbl 1106.92023号 ·doi:10.1007/s10479-006-0086-8
[58] Ralph D,Wright SJ(2004)MPEC的正则化和惩罚方案的一些性质。最优方法软件19:527-556·邮编1097.90054 ·网址:10.1080/1055678041001709439
[59] Russell RD,Christiansen J(1978)解决边值问题的自适应网格选择策略。SIAM J数字分析15:59-80·Zbl 0384.65038号 ·数字对象标识代码:10.1137/0715004
[60] Sager S(2009)非线性最优控制中开关决策优化的改革和算法。J过程控制19:1238-1247·doi:10.1016/j.jprocont.2009.03.008
[61] Sarabia D、Capraro F、Larsen LFS、De Prada C(2009)超市陈列柜的混合NMPC。控制工程实践17:428-441·doi:10.1016/j.connengprac.2008.09.003
[62] Scheel H,Scholtes S(2000)具有互补约束的数学规划:平稳性、最优性和敏感性。数学运算研究25:1-22·兹比尔1073.90557 ·doi:10.1287/门25.1.1.15213
[63] Schittkowski K(2002)动力系统中的数值数据拟合。多德雷赫特Kluwer学术出版社·Zbl 1018.65077号 ·doi:10.1007/978-1-4419-5762-7
[64] Scholtes S(2001)具有互补约束的数学规划正则化方案的收敛性。SIAM J Optim公司11(4):918-936·Zbl 1010.90086号 ·doi:10.1137/S1052623499361233
[65] Scholtes S,Stöhr M(2001)具有互补约束的数学程序的线性独立性假设有多严格?数学运算研究26(4):851-863·Zbl 1082.90580号 ·doi:10.1287/门26.4.851.10007
[66] Sonntag C、Stursberg O、Engell S(2006),利用图搜索和嵌入式非线性规划对工业蒸发器进行动态优化。In:第二届IFAC混合动力系统分析和设计会议,211-216
[67] Stein O,Oldenburg J,Marquardt W(2004)离散连续优化问题的连续重整。计算机化学工程28:1951-1966·doi:10.1016/j.com.pchemeng.2004.03.011
[68] Stewart DE,Anitescu M(2010)不连续微分方程系统的最优控制。数字数学114:653-695·Zbl 1183.49032号 ·doi:10.1007/s00211-009-0262-2
[69] Stortelder WJH(1998)非线性动力系统的参数估计,第124卷。CWI Tracts,阿姆斯特丹
[70] Tamimi J,Li P(2010)快速系统非线性模型预测控制的组合方法。J过程控制20(9):1092-1102·doi:10.1016/j.jprocont.2010.06.002
[71] Till J,Engell S,Panek S,Stursberg O(2004)《应用混合系统优化:复杂性的实证研究》。控制工程实践12:1291-1303·doi:10.1016/j.engprac.2004.04.003文件
[72] Tiller M(2001)《Modelica物理建模导论》。柏林Springer Verlag GmbH·doi:10.1007/978-1-4615-1561-6
[73] Tren S(2009)分布微分代数方程。德国伊勒梅瑙理工大学博士论文·Zbl 1360.34002号
[74] Vassiliadis VS,Sargent RWH,Pantelides CC(1994)一类多级优化问题的求解。2.路径约束问题。工业工程化学研究33:2123-2133·doi:10.1021/ie00033a015
[75] Waechter A,Biegler LT(2006)关于大规模非线性规划的内点滤波器线搜索算法的实现。数学课程106(1):25-57·兹比尔1134.90542 ·doi:10.1007/s10107-004-0559-y
[76] Zavala VM、Laird CD、Biegler LT(2008)大规模非线性参数估计问题并行解决的内部点分解方法。化学工程科学63:4834-4845·doi:10.1016/j.ces.2007.05.022
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