半向量二层规划问题的算法设计与应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11771058
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    48.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0405.连续优化
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

As a typical bilevel programming problem with non-unique lower level optimal solutions for the fixed upper level variable, semivectorial bilevel programming problem(SBPP) has been drawing much attention of the researchers in recent years. It is worth pointing out that the existing theory and method on the SBPP are relatively scattered, particularly the algorithms with numerical experiment results for the “optimistic optimal solution” and “pessimistic optimal solution” . The program would propose more effective algorithms for the “optimistic optimal solution” and “pessimistic optimla solution” of two classes of semivectorial bilevel programming problems(the lower level problems are convex and nonconvex vector optimization problem respectively) and resolve some practical problems based on the semivectorial programming. Particularly, its contents include: (1) For the SBPP with the convex vector optimization problem in the lower level, a penalty function approach for its “optimistic optimal solution” is proposed, and the convergence of the penalty function algotithm is analyzed. (2) For the quadratic-linear SBPP, we construct the neural network model for its “pessimistic optimal solution”. The conditions guaranteed the convergence of the neural network model are obtained. Then, the neural network model is realized by making programs and some computer simulation results are presented to illustrate the neural network approach. (3) For the SBPP with the nonconvex vector optimization problem in the lower level: ① Under the definition of “optimistic optimal solution”, a non-smooth optimization problem is obtained, and the lower bounding problem and the upper bounding problem are constructed respectively. Then, a bounding algorithm is proposed for the “optimistic optimal solution”, and the convergence of the algorithm is analyzed; ② Under the definition of “pessimistic optimal solution”, a non-smooth optimization problem is obtained, furthermore a semi-infinite optimization problem is constructed. Then, a discretization iterative algorithm is proposed for the “pessimistic optimal solution”, and the convergence of the algorithm is analyzed. (4) Based on the hierachical relationships lying in the inter-basin water transfer-supply multi-reservoir joint operation problem, a semivectorial bilevel programming model deciding the optimal water-transfer and water-supply rules is constructed, and an effective algorithm is given based on the character of the model. Furthermore, the feasibility and effectiveness of the model are illustrated with some practical instances.
近年来,半向量二层规划问题(SBPP)正引起越来越多研究者的关注。然而,目前有关SBPP的理论和方法还十分零散,尤其缺乏较为有效的求解算法。本项目拟设计SBPP“乐观最优解”与“悲观最优解”的求解算法并将其应用到实际问题的求解。主要研究内容包括:(1)设计下层为凸向量优化的SBPP“乐观最优解”的罚函数算法并分析其收敛性。(2)构建二次-线性SBPP“悲观最优解”的神经网络模型,研究模型的收敛性条件并给出模拟计算结果。(3)下层为非凸向量优化的SBPP:①在“乐观最优解”的意义下,将其转化为非光滑优化问题,构造出上界问题与下界问题,设计出定界算法并分析其收敛性;②在“悲观最优解”的意义下,将其转化为非光滑优化问题,进而转化为半无限优化问题,设计出离散迭代算法并分析其收敛性。(4)构建跨流域供水水库群联合调度的半向量二层规划模型,给出其求解算法并以相关应用说明模型的可行、有效性。

结项摘要

半向量二层规划问题是一类典型的下层有不唯一最优解的二层规划问题。目前有关半向量二层规划问题的研究大部分局限于诸如最优性条件等方面的理论研究,仅有的可行算法也大部分针对下层具有某种特殊结构(如下层为线性向量优化问题等)的半向量二层规划问题。如何对结构较为一般的半向量二层规划问题的“乐观最优解”与“悲观最优解”设计较为有效的求解算法,成为二层规划领域亟需解决的问题。.本项目主要完成了以下研究工作:(1)对下层为凸向量优化的半向量二层规划问题“乐观最优解”设计了罚函数方法;另外,对线性二层多目标规划问题分别设计了精确罚函数方法和平衡点方法。研究表明,线性二层多目标规划问题的若有效解在其约束域的顶点处取得,同时精确罚函数算法和平衡点算法的最大特点在于只需要求解一系列线性规划问题就可以得到线性二层多目标规划问题的弱有效解。(2)分别设计了二次—线性半向量二层规划问题“悲观最优解”与一类多领导-多追随博弈问题(Multi-leader-follower games,本质上为一类半向量二层规划问题)的神经网络算法,分析了神经网络算法的渐进稳定性,并给出了仿真计算结果。(3)对下层为非凸向量优化的半向量二层规划问题“乐观最优解”与“悲观最优解”,分别设计了定界算法和离散化算法,分析了算法的收敛性,并给出了数值计算结果。(4)构建了跨流域供水水库群联合调度问题的半向量二层规划模型,并给出了改进的粒子群求解算法。对比研究表明,本项目所构建的乐观半向量双层规划模型可以更加有效地得到最优的调水和供水规则。(5)对线性三层规划问题分别设计了松弛以及罚函数求解算法。研究表明,线性三层规划问题的最优解可以在约束域的某顶点处取得。另外,罚函数求解算法的最大特点在于只需要求解一系列线性规划问题,就可以得到线性三层规划问题的最优解,因此具有良好的应用前景。(6)其他与半向量二层规划密切相关优化问题的研究。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
SOLUTION ALGORITHM FOR THE LINEAR BILEVEL PROGRAMMING PROBLEM WITH AMBIGUOUS OBJECTIVE FUNCTION IN THE LOWER LEVEL
低层目标函数模糊的线性双层规划问题的求解算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Nonlinear and Convex Analysis
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    YIBING LV;TIESONG HU;JIANLIN JIANG;BOHUI LV
  • 通讯作者:
    BOHUI LV
Convergence analysis of positive-indefinite proximal ADMM with a Glowinski’s relaxation factor
具有 Glowinski 松弛因子的正不定近端 ADMM 的收敛性分析
  • DOI:
    10.1007/s11075-019-00731-9
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Numerical Algorithms
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Jiawei Chen;Yiyun Wang;Hongjin He;Yibing Lv
  • 通讯作者:
    Yibing Lv
线性半向量二层规划问题的割平面方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    应用数学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁梓翠;吕一兵;万仲平
  • 通讯作者:
    万仲平
尾气排放影响下具有可交易电子路票的 连续性均衡网络设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    长江大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王潇;吕一兵
  • 通讯作者:
    吕一兵
Necessary optimality conditions of approximated robust solutions of multi-criteria decision making problem with uncertainty data
不确定性数据多准则决策问题近似鲁棒解的必要最优性条件
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Nonlinear and Convex Analysis
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Xiaoqing Ou;Jiawei Chen;Guangjun Deng;Yibing Lv
  • 通讯作者:
    Yibing Lv

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其他文献

关于线性二层规划分枝定界方法的
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    运筹与管理(中文核心) , 15(5), 24-28, Oct.2006
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕一兵; 万仲平; 胡铁松;王广
  • 通讯作者:
    王广
求解具有均衡约束数学规划的神经网络算法
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Expert Systems with Applications
  • 影响因子:
    8.5
  • 作者:
    万仲平;吕一兵;陈忠
  • 通讯作者:
    陈忠
求解优化反问题的一种基于二层规划的罚函数方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Applied Mathematics Letters
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    陈忠;万仲平;吕一兵
  • 通讯作者:
    吕一兵
水资源优化配置的双层规划模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    系统工程理论与实践
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕一兵;万仲平;陈忠;胡铁松
  • 通讯作者:
    胡铁松
线性半向量二层规划问题的全局优化方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    运筹学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕一兵;万仲平
  • 通讯作者:
    万仲平

其他文献

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吕一兵的其他基金

三层规划问题的算法设计与应用研究
  • 批准号:
    12271061
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    46 万元
  • 项目类别:
    面上项目
二层多目标规划问题的算法设计与应用研究
  • 批准号:
    11201039
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
二层规划问题的算法设计与应用研究
  • 批准号:
    10926168
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    3.0 万元
  • 项目类别:
    数学天元基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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