interval uncertainty
در نشریات گروه صنایع-
هدف
در این مقاله، دو روش جدید برای یافتن کنترل بهینه سیستم های توصیف شده با معادلات دیفرانسیل خطی که دارای ضرایب بازه ای هستند، ارایه می شود. در این روش ها، مساله کنترل بهینه بازه ای داده شده به یک مساله کنترل بهینه غیربازه ای (قطعی) تبدیل شده تا امکان استفاده از تئوری کنترل بهینه برای حل آن فراهم شود. با در نظر گرفتن حدود تغییرات برای سیگنال کنترلی، جواب بهینه مساله اصلی به دست می آید.
روش شناسی پژوهش:
در این پژوهش، روش هایی ارایه می شوند که در آن با حل زیر مدل های قطعی از مساله کنترل بهینه بازه ای، تقریب خوبی از جواب بهینه مساله بازه ای به دست می آید. در روش اول، با استفاده از مرکز بازه، مساله کنترل بهینه بازه ای داده شده به یک مساله کنترل بهینه قطعی تبدیل شده و امکان استفاده از شرایط پونتریاگین برای حل آن فراهم می شود. با اعمال یک متغیر تاب آوری برای جواب حاصل، حدود تغییرات سیگنال کنترلی و جواب بهینه بازه ای برای مساله اصلی به دست می آید. در روش دوم، ابتدا مساله کنترل بهینه را به ازای مقادیر ابتدا و انتهای بازه حل می کنیم و در هر زمان کمترین مقدار را به عنوان کران پایین و بیشترین مقدار را به عنوان کران بالای بازه جواب در نظر می گیریم. سپس با اعمال قیود مساله، میزان تاب آوری متغیر حالت و سیگنال کنترلی را محاسبه می کنیم. همچنین برای کاهش خطا در محاسبات بازه ای از تفاضل تعمیم یافته هوکوهارا استفاده شده است.
یافته هاحل مسایل بهینه سازی با استفاده از رهیافت کنترل بهینه بازه ای، نشان می دهد که جواب بهینه زیر مدلی که با هر یک از این دو روش به دست می آید، درون بازه جواب مساله اصلی قرار دارد. به علاوه، انتظار می رود جواب این دسته از مسایل که بازه پارامتر دارای عدم قطعیت مشخص است، به صورت مقادیر بازه ای باشند که نتایج ارایه شده این موضوع را نیز شامل می شوند.
اصالت/ارزش افزوده علمی:
برای به دست آوردن نتایج عددی از نرم افزاز متلب و جعبه ابزار بازه ای اینتلب استفاده شده است. اگرچه رویکردهای ارایه شده در زمره روش های غیرمستقیم جای می گیرند، اما از معایبی همچون حجم محاسباتی سنگین به دور بوده و با به کارگیری رویکرد بازه ای می تواند حل مساله را نیز ساده تر کند.
کلید واژگان: اصل اکسترمم پونتریاگین، عدم قطعیت بازه ای، کنترل بهینه بازه ای، مساله کنترل بهینهPurposeIn this paper, two new methods are presented to find the optimal control of systems described by linear differential equations that have interval coefficients. In these methods, the given interval optimal control problem is transformed into a non-interval (deterministic) optimal control problem so that it is possible to use the optimal control theory to solve it. By considering the variation limits for the control signal, the optimal solution of the main problem is obtained.
MethodologyIn this research, two methods are presented to solve the deterministic sub-models of linear interval optimal control problems and find a good approximation for the optimal solution of them. In the first method, by using the center of intervals, the given interval optimal control problem becomes a deterministic optimal control problem and it is possible to use the Pontriagin conditions to solve it. By considering a resilience variable for the resulting solution, the limits of the control signal changes and the interval optimal solution for the main problem are obtained. In the second method, we first solve the optimal control problem for the beginning and the end of the interval, and at any time we consider the lowest value as the lower bound and the highest value as the upper bound of the interval solution. Then, by applying the constraints of the problem, we calculate the resilience of the state variable and the control signal. We also used Hokuhara's difference to reduce the error in interval calculations.
FindingsSolving optimization problems using the interval optimal control approach, show that the optimal solution of the submodel that is solved by any of these two methods is within the range of the solution of the main problem. In addition, the solutions of these problems are also presented as interval values.
Originality/Value:
To obtain the numerical results, MATLAB software and INTLAB software package of interval calculations have been used. These approaches are categorized into indirect methods for solving optimal control problems, while it is far from their defects, e.g. curse of burdensome computational load, so that interval approach is applied to simply solve the problems.
Keywords: Pontryagin Extremum Principle, Interval Uncertainty, Interval Optimal Control, Optimal Control Problem -
This paper addresses a bi-objective mixed integer optimization model under uncertainty for population partitioning problem. The objective functions are to minimize the number of communications between partitions and to balance their population. The main constraints are defined for creating contiguous and compact partitions as well as assigning uniquely each basic unit to one partition. To deal with the uncertainty of parameters, a robust programming method is proposed that causes the uncertainty parameters lie between the interval of best-case (the deterministic mode) and worst-case (the highest uncertainty level for all parameters). As the suggested method is NP-Hard, three meta-heuristic algorithms NSGAII, PESA, and SPEA are developed and, to evaluate the efficiency of the algorithms, 10 small-size examples, 10 medium-size examples and, 10 large-size examples are generated and solved. According to computational results, the SPEA has the best performance. The method is examined for a real-world application, as a case study in Iran.
Keywords: partitioning, interval uncertainty, Multi-Objective Optimization, robust programming
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.