整数线性规划

摘要： 工业控制、航空电子、车载网络、移动前传网络等很多行业领域应用都需要确定性低延时的网络传输.为了实现此类业务的传输需求,IEEE 802时间敏感网络(time-sensitive networking,TSN)工作组将标准以太网扩展为TSN,受到学术界和工业界的持续关注.流量调度是TSN标准中的核心机制,通过调度算法在所有交换机出端口确定数据帧传输顺序和时间,满足流量各自的延时和带宽要求并同时优化传输性能.首先对TSN流量调度问题进行形式化描述,介绍了TSN网络与流量模型,并对调度约束和目标进行归纳;进而对现有TSN流量调度机制进行分析与总结,重点阐述每种调度机制解决的具体问题、关注的流量类型、优化的性能指标和求解算法;最后讨论了未来TSN流量调度的设计空间和发展趋势,并针对现有调度机制存在的问题提出了静态规划与动态调节联合的调度思路.

摘要： 综合能源网络基于多能源技术的灵活性,可以为地区及更上级的能源系统提供服务。由于非线性因素和建模的复杂性,其运行不确定性在优化控制建模时常常被忽略。为此,提出了一个包含多能源可控装置的综合能源网络优化控制框架。并将改进型混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)和非线性网络方程的线性逼近用于该框架的二阶段迭代建模。在MILP优化阶段,基于电功率、热功率和天然气功率均衡等效模型,并引入不确定概率因子,将不确定运行进行集合约束,建立成本最小化的优化目标函数。在第二阶迭代计算阶段,使用非线性综合网络模型,引入微分参数的随机概率因子集合,为提高迭代逼近计算运行效率及可行性,将线性约束独立参数进行动态修正策略引入迭代过程中。最后,所提出的优化控制模型被应用到一个工业园区,实验结果表明,该优化模型算法可以最大化地节约运行能耗成本,确保计算效率的同时能够适应综合能源网络不确定性工况。

摘要： 针对目前蛇形管生产过程中原料的高价值特性与高产量特点,本文提出设计一套基于整数线性优化的蛇形管切割排料算法,用于提高蛇形管生产的材料利用率。首先,将蛇形管的切割问题建模成为一个整数优化问题;其次根据零件和原料的长度和数量生成所有可能的切割模式;然后将零件的数量约束、原料的数量约束作为整数规划的约束条件建立完整的整数线性规划模型;最后采用整数线性规划方法求得最优解,并将优化结果下达到企业的生产管理系统用于调度蛇形管的自动化生产。提高企业的生产效率的同时,实现了绿色制造,从而给企业生产带来巨大的经济效益。

摘要： 在分簇VLIW DSP上,指令分簇是一项对程序性能有重要影响的编译优化,但现有的指令分簇算法只能处理顺序的程序区域,且难以获得最佳的分簇方案。针对这些问题,提出一种基于整数线性规划的统一指令分簇与指令调度的方法。该方法使用0-1决策变量表示函数中指令的分簇、指令的局部调度以及簇间传输指令的全局调度,并将指令之间的依赖关系和对处理器资源的竞争关系构造为线性约束,最终得到一个以最小化函数的估计执行时间为目标的整数线性规划模型。实验结果表明,求解该模型得到的分簇调度方案对程序性能的优化显著强于现有算法,并且求解模型所耗费的时间是可接受的。

摘要： 基于"基础设施即服务"的理念研究区域城际铁路规划问题,精准考虑带时间窗的个体出行特征和运输服务供给,构建时空网络联系基础设施、服务供给和出行需求3个维度.在所有路段存在的前提下,考虑城际铁路、城市轨道交通和城市道路等基础设施及其运输服务供给,为每类出行者生成满足其出行时间窗的备选出行链集合,以所有出行者广义费用和总投资费用加权和最小为优化目标,构建整数线性规划模型.在含有物理路段相同、服务供给相同的条件下,采用相同规模,但具有不同特征的出行需求构建3种不同场景进行优化对比,验证所提出方法的价值和有效性.结果表明,本文提出的规划方法在有效满足精细化出行需求的同时,有助于实现投资效益最大,为区域城际铁路规划提供了新思路.

摘要： 随着信息技术的发展,工业嵌入式系统的功能规模迅速地增长,大大增加了硬件成本,需缩减硬件成本以提高利润.同时,为满足系统的功能安全约束,对任务和消息进行整体调度的问题也亟待解决.以硬件成本缩减为目标,设计了硬件成本缩减方案,定义了任务到处理器映射、任务和任务、任务和消息等的时序约束关系,提出了基于整数线性规划的硬件成本缩减(IHCR)算法,在保证功能响应时间约束前提下,尽可能多地减少处理器使用数目.仿真实验验证了IHCR算法在满足任务可调度性下硬件成本节约的有效性.

摘要： 为提高无线Mesh网(WMNs)的容量,提出一种将自由空间光(FSO)技术集成到现有基于RF的WMNs中的解决方案。首先,基于每个节点预期的长期上行和下行流量需求,构建一个整数线性规划(ILP),用于FSO收发器和RF链路调度的联合分配,以找到关键位置节点,对这样的节点升级后,能够最大限度地提高整个网络的容量;其次,为了避免原始ILP的复杂性,提出一种概率贪婪调度算法,以非常低的计算成本计算出一个可行解,作为比较基准,还提出了一种模拟退火算法。仿真实验结果表明,采用对若干关键位置的节点进行升级,可以提高网络容量。

摘要： 针对多类型消防机器人协同工作的任务分配及路径规划问题,建立了能够描述消防机器人运行状态的Petri网模型.以消防机器人总工作时间最小化为优化目标,结合Petri网结构特性提出了一种整数线性规划方法.首先,根据消防机器人的任务需求,将消防机器人的工作环境划分为不同类型的工作区域.其次,基于Petri网的结构特性构建整数线性规划模型.最后,利用一个消防机器人工作实例对提出的方法进行仿真.仿真结果表明,提出的方法能够快速、有效地获得消防机器人协同完成任务的路径.对消防机器人实现高效救援具有一定的指导意义.

摘要： 为了实现网络功能虚拟化平台中物理资源的动态按需分配,该文提出一种虚拟网络功能资源容量自适应调整方法.该方法首先利用长短期记忆网络预测平台流量的变化趋势,然后结合流量预测结果设计了一种基于多层前馈神经网络的虚拟网络功能资源需求预测方法,最后根据资源需求预测结果,设计了一种基于动态编码遗传算法的虚拟网络功能动态部署方法,实现虚拟网络功能资源容量的自适应调整.实验结果表明,与现有的资源容量调整方法相比,该文提出的资源容量自适应调整方法能够降低流量预测误差对资源需求预测结果的影响,降低资源需求预测的相对误差,减少虚拟网络功能实例占用的服务器数量.

摘要： 针对传统弹性光网络采用专用路径1+1保护策略存在资源浪费的问题,文章提出了一种共享链路保护策略.在检测到链路故障后,柔性光转发器切换至共享保护链路,并根据业务的优先级和请求频率重排业务权重,依据业务权重提供差异化的路由和频谱分配.此外,文章提出一种以物理网络拓扑结构、业务需求集合和优质业务量占比为约束条件,以最小化频谱隙利用率为目标,具有业务区分的路由和频谱分配方法.理论分析和仿真结果表明,与传统的1+1保护方法相比,所提保护策略在降低网络拥塞率的同时,可以最多节省38％的频谱资源,能够最大限度地实现备份频谱资源的共享.

摘要： 本文解决了H.264/MPEG-4AVC多次编码中由当前clip模块运算引入的视频畸变问题.为了在改进的H.264/AVC上实现无再损帧内编码,提出了一种新的基于整数线形规划的优化clip算法,并且改进了现有帧内预测算法的代价函数以确保多次编码时后续编码器预测值与前次编码器预测值一致.实验结果显示,基于整数线性规划理论的帧内编码算法完全消除了现有clip算法导致的多次编码时的图像降质现象,实现了H.264算法框架下严格视频无再损编码.

摘要： 为了优化无色无向可重构光分叉复用器(CD-ROADM)收发机模块规模,即收发机模块数目及其配置的收发机数目,本文考虑基于广播-选择架构的ROADM节点结构,分析了收发机模块数及其中收发机数目对网络性能影响,使得在减少收发机模块数目与收发机数目的同时获得与完全无竞争ROADM相近的网络性能.首先使用整数线性规划获得网络规划最优解,考虑到算法的可扩展性,又提出了相应的启发性算法.仿真结果显示,仅配置两个收发机模块的ROADM节点结构即可实现"无竞争"性能.同时,每个模块中的收发机数目可以减少为波长数目的68.7％.

摘要： 本文采用HHLP理论（Hybrid Harmonics and Linear erturbation，HHLP）和混合整数线性规划（Mixed Integer Linear Programming，MILP）方法相结合的直接优化方法来求解换料优化问题。基于HHLP理论，可快速、准确地评价换料方案，而将它和混合整数规划（Mixed Integer Programming MIP）方法相结合，可将换料方案的搜索过程和评价过程整合到一个数学规划模型中。由于基于HHLP 理论建立的仍然是特征值问题，因此直接建立的是一个混合整数非线性规划（Mixed Integer Nonlinear Programming，MINLP）模型。目前商用的数学规划软件不能高效地求解这样的MINLP问题，因此本文基于一阶微扰理论建立了MILP模型。该MILP模型需要迭代求解，尽管不能得到全局最优解，但迭代过程是非常高效的。本文应用商用的数学规划软件IBM CPLEX来求解该MILP问题。数值试验表明，该优化方法可获得高质量的优化解。

摘要： 长途光缆传输网是国家通信网络的重要组成部分.本文着眼提高网络的生存性能和实现资源的有效利用,提出了长途光缆传输网改造方案,结合网络恢复策略的选取给出了基于整数线性规划法的空闲波长优化配置数学模型.

摘要： 本文依据电力系统通信业务特点，改进了整数线性规划算法，用于SDH组网优化设计，并开发了相应的软件。最后以福州市区东南部的电力光纤网络为例给出了具体的优化设计方案。

摘要： 本文采用了连续时间建模的方法，建立了一个新的混合整数线性规划(MILP)模型。并在模型中加入了一些启发式规则，减少了模型中二元变量的数量，从而缩短了模型的运行时间。通过两个案例的研究，模型能在较短的时间内解决近海炼油厂的原油调度问题，满足原油加工生产的要求，为炼油厂稳定生产提供有力的决策支持。

摘要： 本文提出了一种考虑原料库存约束的非顺序型多目的工厂间歇调度的混合整数线性规划(MILP)模型。该模型主要包括两个部分：(1)工厂原料库存的MILP模型；(2)采用无限中间储罐(UIS)生产方式的非顺序型多目的工厂间歇调度的MILP模型。本文研究工作的重点是，将这两个数学模型进行综合求解，从而得到原料库存约束条件下非顺序型多目的工厂的调度方案。而以往对间歇过程生产调度的研究工作还极少涉及工厂原料库存的问题。最后通过算例研究证明了用该方法得到的调度方案更符合工厂实际生产的要求。

摘要： 本文针对油品应急调度突发性、弱经济性、强时间性、广地域性等特点，提出以油品短缺对社会造成的影响最小和运输总费用最小为优化目标，以物质守恒、生产能力、运输时间限制等为约束的油品应急调度的混合整数线性规划(MILP)模型。该模型求解简便快捷，能够协助决策人员根据调度优化结果迅速制定出最优方案，以满足应急调度的需要。

摘要： 本文分析了顺序型多目的过程工厂间歇生产的特点，建立了一种新的混合整数线性规划（MILP）模型。本模型以操作活动序列作为建模的依据，将整个间歇生产过程分解成若干个子系统。在对各子系统建模的基础上，实现了顺序型多目的过程工厂间歇调度的全局性优化。与前人的研究成果相比，该模型框架清晰，规模大幅度减少。案例研究验证了模型求解结果的正确性和可行性。将新模型运用到更大规模的调度问题上，实现了有效的调度方案。

摘要： 介绍一种自适应流程，结合静态打破对称技术和动态打破对称技术，分析一个给定的布尔优化问题，并挑选最适于问题特点的打破对称技术。实验结果证明，当将这种技术用于布线时，它比纯粹的静态打破对称或动态打破对称在很多情况下可加快解决问题。

摘要： 一种基于Petri网和整数线性规划的车辆路径优化方法，先根据车辆路径问题的描述，建立其数学模型；然后基于数学模型，建立车辆路径问题的Petri网模型；再结合Petri网模型，将数学模型转换为整数线性规划问题的程序；然后在MATLAB中导入整数线性规划问题的程序，并输入客户点间的距离、货物需求量；最后利用YALMIP优化工具箱求解步骤四的整数线性规划问题，实验并进行结果分析；本发明能够得到车辆配送路径的最优路线，同时获得的总配送路径距离最短，有效降低车辆配送成本，具有良好的应用前景。

摘要： 本发明涉及一种在配电网储能系统优化运行的混合整数线性规划模型。由于在配电系统中部署电池能量存储系统的数量不断增加，需要新的模型来描述真实的特性。除了有功功率外，储能系统还可以通过逆变器连接与电网交换有功功率。虽然已有的一些工作已经考虑到了这一问题，但对于适合于实际大规模配电系统的线性模型的研究还不够充分。在此背景下提出了一种在配电网储能系统优化运行的混合整数线性规划模型。首先该模型考虑了电池能量存储系统的各个部分，包括电池组、逆变器和变压器，以及有功功率和视在功率极限的线性建模。然后采用线性潮流模型计算了系统功率损耗，具有较高的精度。

摘要： 本发明公开了一种基于混合整数线性规划的家庭能量管理优化方法，包括以下步骤：1.构建家庭能量管理系统中各负荷设备的运行模型；2.构建家庭与电网双向交互设备运行模型；3.构建以用户电费最小化的家庭能量管理系统优化模型；4.采用混合整数线性规划方法求解得到最优调度。本发明针对家庭能源管理系统模型多维约束的优化问题，采用混合整数线性规划方法，降低了优化问题的复杂程度和求解难度，提高了求解家庭能源管理优化问题的效率和精度，并且最后能够得到全局最优解，得到家庭负载设备的最优调度以及降低用户的用电成本，最大化地实现家庭能量优化控制。

摘要： 本发明涉及保底网架规划技术领域，具体涉及一种基于混合整数线性规划的弹性保底网架搜索建模方法，具体步骤包括S1：建立以线路电气介数为参考因素的目标函数；S2：建立优化模型的等式约束，以基尔霍夫电流定律为基础建立节点电流等式约束；S3：建立优化模型的不等式约束，包括发电机功率限制约束、线路功率限制约束、经济性约束和连通性约束；S4：求解此混合整数规划模型，得出保底网架搜索结果。采用本发明可有效避免了传统智能算法求解效率低、鲁棒性差和结果不确定性的问题。利用现有的成熟的算法可有效解决该混合整数规划模型，提高了保底网架搜索的速度和准确性。

摘要： 本发明公开了一种基于混合整数线性规划的配电网环路搜索方法，所述方法是基于配电网网络拓扑关系建立配电网所有环路集合的映射关系模型，所述映射关系模型通过如下步骤获得配电网所有环路集合：S1、根据配电网网络拓扑关系中通过目标函数建立环路中最少线路数目；S2、给定约束条件下对环路中最少线路数目按照从小到大为次序进行运算，获得配电网所有环路集合Ωlp，可以有效搜索配电网所有环路，提升配电系统在运行时保持安全高效辐射拓扑的能力、保障人们社会生活和经济生活正常进行。

摘要： 本发明公开了一种电力负荷聚合商鲁棒混合整数线性规划调度优化方法，步骤1：通过分析需求响应引起的负荷转移量、影响电力负荷聚合商的供电调度可靠性与经济性因素及相关约束条件，构造电力负荷聚合商标准混合整数线性规划（MILP）调度模型及加权参数，步骤2：通过定义一个与标准调度模型目标函数对电价不确定性的鲁棒程度密切相关的整数参数，推导出电力负荷聚合商调度鲁棒MILP模型（RMILP），本发明解决了电力市场环境下电价不确定性背景下电力负荷聚合商的调度模型鲁棒设计的问题，并给出了综合考虑调度可靠性与经济性的电力负荷聚合商优化调度的方法。

摘要： 本公开提出了基于整数线性规划的多直流馈入电网恢复分区方法及系统，首先忽略了直流启动的短路容量条件，得到初步的分区结果，接着搜索含直流落点的分区与其他分区合并以到达直流启动条件，并提供了恢复过程中分区的并列顺序。同时，在保证计算时间的前提下，通过添加割约束得到多个次优解为分区决策提供更多的选择。本实施例提供的模型与算法在计算时间短，能够快速恢复供电，占有较高的优势，并且能够体现了电力网络的社团结构特性，能够实现划分区域的整体控制。

摘要： 本发明涉及一种基于混合整数线性规划的分布式多表连接选择方法及装置，其中方法包括：函数构建步骤、根据定义的连接操作变量构建基于混合整数线性规划的连接操作代价函数；约束条件设置步骤、对所述连接操作变量设置约束条件；代价估计步骤、计算满足所述约束条件并使连接操作代价函数的取值最小的变量值，得到分布式多表连接的最优连接顺序。本发明构建基于混合整数线性规划的连接操作代价函数，寻找使代价函数取值最小的并且满足约束条件的变量值，从而得到分布式多表连接最优连接顺序；进一步地，本发明充分考虑了本地连接次数和优化洗牌次数对分布式多表连接的影响，能够更好地适用于分布式多表连接问题。

摘要： 本发明涉及一种结合混合整数线性规划的产科多类型病房规划方法，属于人工智能技术支持下数据驱动的智慧医疗管理与决策领域。本方法首先依据精益思想将产科病房细分为待产病房，剖腹产病房和顺产病房三种类型病房。依据待产病房房间个数、容纳患者人数和人天数生成与待产病房相关约束关系；依据剖腹产病房房间个数、容纳患者人数、人天数和剖腹产比例生成与剖腹产病房相关约束关系；依据顺产病房房间个数、容纳患者人数、人天数和顺产比例生成与顺产病房相关约束关系；根据三种类型病房数量和总病房数量，生成病房数量间约束关系；为最大化入院孕妇患者总人数，生成所能容纳最大总人数约束关系；基于以上约束关系，利用混合整数线性规划求解器进行求解，进而得到最大入院总人数。

摘要： 本发明涉及一种基于整数线性规划和两阶段划分策略的轨道分配方法。首先，提出了一种有效的求解轨道分配问题的整数线性规划模型，以最小化iroutes之间的重叠从而显著提高可布线性。其次，提出了一种基于panel级和subpanel级的并行机制，该机制可以在不牺牲轨道分配解方案质量的前提下大大提高SPTA算法的求解速度。然后，设计了有效的两阶段的划分策略以进一步优化算法的运行时间。