Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: The paper presents the Mixed-Integer Non-linear Programming (MINLP) approach to the synthesis of trusses. The solution of continuous/discrete non-convex and non-linear optimization problems is discussed with respect to the simultaneous topology, shape and discrete sizing optimization of trusses. A truss MINLP superstructure of different topology and design alternatives has been generated, and a special MINLP model formulation for trusses has been developed. In the optimization model, a mass objective function of the structure has been defined and subjected to design, load and dimensioning constraints. The MINLP problems are solved using the Modified Outer-Approximation/Equality-Relaxation (OA/ER) algorithm. Multi-level MINLP strategies are introduced to accelerate the convergence of the algorithm. The Modified Two-Phase and the Sequential Two-Phase MINLP strategies are proposed in order to solve highly combinatorial topology, shape and discrete sizing optimization problems. The importance of local buckling constraints on topology optimization is also discussed. Some simple numerical examples are shown at the end of the paper to demonstrate the suitability and efficiency of the proposed method.
Ključne besede: structural synthesis, topology optimization, discrete sizing optimization, mixed-integer non-linear programming, MINLP, modified OA/ER algorithm, multi-level MINLP strategies, steel structures, trusses
Objavljeno v DKUM: 11.03.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 3
Celotno besedilo (2,49 MB)
Gradivo ima več datotek! Več...

Opis: Doktorska disertacija obravnava stroškovno optimizacijo planov gradbenih projektov z omejenimi viri in alternativnimi proizvodnimi procesi z mešanim celoštevilskim nelinearnim programiranjem (MINLP). V disertaciji je predlagan nov optimizacijski model, ki vsebuje stroškovno namensko funkcijo, omejitve posplošenih časovnih povezav, omejitve trajanja in časov pričetkov aktivnosti, omejitve časovnih zamikov, omejitve načina izvedbe aktivnosti, omejitve trajanja projekta, omejitve dodeljevanja enot delovnega časa in omejitve virov. MINLP superstruktura diskretnih rešitev obsega možne čase, stroške in vire z ozirom na možne načine izvedbe projektnih aktivnosti, kakor tudi alternativne načine izvedbe proizvodnega procesa. Predlagani model omogoča vključitev širokega nabora nelinearnih izrazov in zagotavlja eksaktne rezultate za vodenje projekta v obliki strukturnih mrežnih diagramov, gantogramov, histogramov in S-krivulj. V nasprotju s klasičnimi tehnikami operativnega planiranja je z razvitim pristopom optimalna struktura projekta pridobljena kot endogena rešitev iz modela. Planerju projekta je tako omogočeno, da izvede optimizacijo proizvodnega procesa hkrati s planiranjem omejenih virov v diskretnih časovnih enotah ob minimalnih skupnih stroških. Dodatna značilnost modela je, da omogoča operativno določitev optimalnega proizvodnega procesa s pripadajočim strukturnim mrežnim diagramom ter posodobljene terminske in spremljajoče plane v primeru odpovedi ključnega vira, ki ga je med izvedbo projekta težko nadomestiti. Predlagani model med drugim omogoča tudi planiranje projekta iz normalne rešitve ob nedopustnih prirastkih potreb po virih, ki se nahajajo izven razpoložljivih kapacitet. Prednosti predlaganega modela so predstavljene v nizu primerov na realnem gradbenem projektu. Izvirni prispevek k znanosti se odraža v novi metodologiji in v predlaganem MINLP modelu, v okviru katerega je možno izvesti eksaktno stroškovno optimizacijo proizvodnega procesa (prisotnost in število aktivnosti, vključno z njihovimi medsebojnimi časovnimi odnosi, se obravnavajo kot izvedljive alternative in ne kot stalni parametri) s sočasnim planiranjem projekta z omejenimi viri, kar se izvede v enovitem postopku.
Ključne besede: planiranje projektov, optimizacija stroškov, omejeni viri, prilagodljiv proizvodni proces, mešano celoštevilsko nelinearno programiranje, MINLP
Objavljeno v DKUM: 26.04.2019; Ogledov: 2701; Prenosov: 0

Opis: Diplomsko delo raziskuje vpliv sprememb namenske funkcije na procesno shemo šaržnega vodnega omrežja, porabo sveže vode in skupne stroške. Uporabili smo tri modele. Osnovno šaržno vodno mrežo, šaržno vodno mrežo razširjeno s semi-kontinuirnim tokom in šaržno vodno mrežo razširjeno s semi-kontinuirnim tokom in šaržno čistilno napravo. Za modeliranje in reševanje modelov smo uporabili matematično programiranje v programu GAMS. Model vodne mreže je zapisan kot mešano celoštevilski nelinearni problem (MINLP). Za namensko funkcijo smo uporabili tri ekonomske kriterije: skupne letne stroške, neto sedanjo vrednost in dobo vračanja. Pri osnovni šaržni vodni mreži smo spreminjanjali ANF. Pri podalšanju obrestovalnega obdobja smo dobili manjšo porabo sveže vode in nižje skupne stroške. Pri šaržni vodni mreži razširjeni s semi-kontinuirnim tokom spremembe s katerimi smo vplivali nanjo niso dale boljšega rezultata. Spremembe pri rezultatu so se pokazale, ko smo spremenili namensko funkcijo z minimiranja skupnih stroškov v dobo vračanja. Tudi pri šaržni vodni mreži razširjeni s semi-kontinuirnim tokom in lokalno čistilno napravo različne spremembe niso imele vpliva na sam rezultat. Spremembe, s katerimi smo vplivali na model, so bile: upoštevanje ali neupoštevanje investicije ocevja ali rezervoarja in upoštevanje cene čiščenja vode. Model pa je dal drugačne rezultate pri uporabi različnih namenskih funkcij. Na podlagi diplomskega dela sklepamo, da je ekonomski kriterij, ki je najbolj ustrezen za optimiranje, NSV, saj je v vseh modelih dal optimalne rezultate. Primerjali smo tudi posamezne modele med seboj in ugotovili, da je nadgradnja s semi-kontinuirnim tokom in šaržno čistilno napravo ekonomsko upravičena.
Ključne besede: MINLP optimizacija, šaržna vodna mreža, skupni stroški, neto sedanja vrednost, doba vračanja
Objavljeno v DKUM: 30.10.2015; Ogledov: 1153; Prenosov: 84
Celotno besedilo (1,77 MB)

Opis: Disertacija obravnava vključevanje dejavnikov operabilnosti, kot so fleksibilnost ter obratovalna, okoljska in ekonomska učinkovitost, v načrtovanje kemijskih procesov z matematičnim programiranjem. V prvem delu je razvita metoda za testiranje podrobnosti, in ustreznosti modeliranja procesnih shem glede na generiranje ustreznih kompromisov med vloženimi sredstvi in ustvarjenim denarnim tokom. Metoda analizira funkcijo denarnega toka v odvisnosti od naložbe, njen odvod in razlike med optimalnimi rešitvami, dobljenimi z različnimi ekonomskimi kriteriji, kot so stroški, dobiček, neto sedanja vrednost, doba vračanja, interna stopnja donosnosti itd. Ustrezni modeli procesov izkazujejo monotono naraščajočo funkcijo denarnih tokov in položno krivuljo odvoda. Optimalne rešitve takšnih modelov, dobljene z različnimi namenskimi funkcijami, se med seboj bistveno razlikujejo. Modeli z neustrezno stopnjo natančnosti izkazujejo unimodalno funkcijo denarnega toka, strm odvod in majhne razlike med optimalnimi rezultati. V disertaciji je prikazano, da se optimalni rezultati, dobljenimi z različnimi ekonomskimi kriteriji, razlikujejo ne le po ekonomskih kazalcih, temveč tudi po obratovalni učinkovitosti in okoljskih kazalcih. S kvantitativnimi kriteriji, kot sta dobiček in stroški, dosežemo ob višji investiciji obratovalno učinkovitejše in okoljsko manj obremenjujoče procese z nižjo donosnostjo. Kvalitativni kriteriji, kot sta interna stopnja donosnosti in doba vračanja, generirajo procese z manj učinkovito izrabo virov in višjo donosnostjo ob nižji naložbi. Neto sedanja vrednost vzpostavlja najustreznejše kompromise med ekonomsko, obratovalno in okoljsko učinkovitostjo optimalnih procesov pri enokriterijskem optimiranju. Natančnejši vpogled v kompromise med omenjenimi učinkovitostmi daje večkriterijsko optimiranje, pri čemer je v disertaciji prikazano, da različni ekonomski kriteriji glede na izbrani okoljski kriterij generirajo množice nedominantnih (Pareto) rešitev, ki se razlikujejo po območju vrednosti ter po najnižji in najvišji dosegljivi vrednosti posameznega kriterija. V drugem delu disertacije je predstavljena strategija za načrtovanje fleksibilnih procesnih shem z velikim številom negotovih parametrov. Osnovna matematična formulacija temelji na dvostopenjskem stohastičnem problemu z rekurzom, ki je spremenjen v znatno reduciran deterministični ekvivalent. Ta je rešen v majhni množici kritičnih točk, medtem ko je pričakovana vrednost namenske funkcije ocenjena z eno samo točko, tj. nominalno ali centralno bazno točko. Za zmanjšanje števila scenarijev smo razvili dve metodi: metodo z analizo občutljivosti vpliva negotovih parametrov na prvostopenjske spremenljivke in namensko funkcijo, ter dvonivojsko metodo, ki uporablja možnost programa GAMS za vključitev zunanjih funkcij v optimiranje. Rezultati primerov kažejo, da je mogoče s predlaganimi pristopi generirati fleksibilne rešitve z bistveno zmanjšanim računalniškim naporom tudi za primere z do 100 negotovimi parametri.
Ključne besede: kemijska procesna tehnika, matematična optimizacija, modeliranje, NLP, MINLP, ekonomska namenska funkcija, operabilnost, učinkovitost, negotovost, dvostopenjsko stohastično programiranje, zmanjšanje scenarijev, algoritem WAR, okolje, večkriterijsko optimiranje
Objavljeno v DKUM: 14.12.2012; Ogledov: 2535; Prenosov: 303
Celotno besedilo (4,82 MB)

Opis: This paper describes an integrated strategy for a hierarchical multilevel mixed-integer nonlinear programming (MINLP) synthesis of overall process schemes using a combined synthesis/analysis approach. The synthesis is carried out by multilevel-hierarchical MINLP optimization of the flexible superstructure, whilst the analysis is performed in the economic attainable region (EAR). The role of the MINLP synthesis step is to obtain a feasible and optimal solution of the multi-D process problem, and the role of the subsequent EAR analysis step is to verify the MINLP solution and in the feedback loop to propose any profitable superstructure modifications for the next MINLP. The main objective of the integrated synthesis is to exploit the interactions between the reactor network, separator network and the remaining part of the heat/energy integrated process scheme.
Ključne besede: multilevel MINLP, MINLP synthesis, attainable region, economic attainable region, concentration attainable region, continous stirred tank reactor, plug flow reactor, recycle reactor, nonlinear programming, mixed integer nonlinear programme
Objavljeno v DKUM: 01.06.2012; Ogledov: 2805; Prenosov: 112
Povezava na celotno besedilo