二次规划问题范文

二次规划问题范文（精选10篇）

二次规划问题 第1篇

二次规划是非线性规划中比较简单的一类, 很多方面的实际问题都可以抽象成二次规划的模型去求解, 例如在运筹学中, 它被广泛用于经济调度、合理分配、计划决策等问题。传统解决二次规划问题的方法过程比较复杂, 计算时间较长, 使其在大范围优化中的应用受到限制。文中采用粒子群优化算法求解二次规划问题, 具有计算速度快和精度高的特点。

(1) 设计思路

如图1所示, 考虑二次规划问题, 求解下列函数的最小值, xx+yy+xy-4x-6y, 约束条件为x+y=5, 并且x, y都大于零。本文粒子群优化算法的实现过程如下:

1) 首先采用随机方法初始化种群double[]particle, 数组中每个值在算法中表示为每个粒子的位置, 实际上为一个x取值, 并且根据函数xx+yy+xy-4x-6y, 求出适应度值double[]particle_loc_fit。

2) 在迭代过程中, 根据粒子群优化算法公式 (见网络资料) 求解粒子群的速度double[]particle_v。

3) 根据粒子群的速度和粒子群位置求解粒子群下一步位置, 并求出适应度值。

从上述过程可知, 粒子通过跟踪两个“极值”来更新自己, 第一个就是粒子本身所找到的最优解, 这个解叫做个体极值double[]particle_loc_best, 另一个极值是整个种群目前找到的最优解, 这个极值是全局极值double particle_glo_best, 然后根据粒子群优化算法公式 (见网络资料) 来更新自己的速度和新的位置, 速度和位置都会被限制在一个范围内, 超出范围就要对速度和位置进行修正。网络资料上针对粒子群优化算法有很详细的介绍, 但是缺乏翔实的代码实现, 对于初学者很难理解算法和实现, 下面给出具体实现代码, 读者可以借鉴使用。

(2) 实现代码

1) 窗口类:

2) 粒子群优化算法类:

不定二次规划的一个改进算法 第2篇

给出不定二次规划的.一个改进算法,通过仿射尺度技术,把二次规划问题转化为球约束的二次规划问题,进而转化为球约束的凸二次规划问题来求解.讨论了该算法的收敛性.

作 者：杨春艳 雍龙泉 YANG Chun-Yan YONG Long-Quan 作者单位：杨春艳,YANG Chun-Yan(银川大学,数学系,银川,750105)

雍龙泉,YONG Long-Quan(陕西理工学院,数学系,陕西,汉中,723001)

继电保护二次回路维修问题 第3篇

关键词：继电保护 二次回路 维修 对策

1 继电保护二次回路的破坏作用分析

1.1 破坏线路

在电力系统中继电保护二次回路是其常见的接线形式之一。当故障较严重时使差动保护，二次回路是不是正确直接影响差动保护的运行状况，甚至会造成差动保护装置缺失某些功能，这将给差动保护装置反映电力系统线路故障并切除电力线路故障的能力造成很大的影响，严重情况下会出现线路短路、结构错乱等故障。

1.2 破坏容量

一旦电力系统出现故障，就会使整个系统的容量变低，例如：断路器、电缆等，当他们的性能发生异常时，难免会使电力设备老化的更快。尤其是那些非常严重的故障，不长时间之后，电力设备的性能就会下降，甚至使电力设备立即无法正常运行。实践证明，电力系统容量破坏已严重影响电力系统的安全稳定运行。

1.3 破坏数据

如果电力系统二次回路的差动保护出现异常，会给数据质量造成直接的影响。电力系统的主要数据是从能耗数据中获得的。但由于电力系统二次回路故障造成的收取费用不准确，无论是对企业还是用户都会造成额外的损失。

2 故障识别方法

2.1 外观常规检查

外观的常规检查主要是继电保护人员根据现场工作经验，以直观的形式寻找故障产生的部位及原因，运用这方法要求这继电保护人员具备良好的现场工作经验，同时还要掌握扎实的理论知识。在这种方法的指导下，我们能找到一些比较明显的元器件故障，更容易进行故障维修。

2.2 故障的识别

如果运用外观常规检查故障方法无法找出故障发生的原因，继电保护人员还要再深入的进行检查故障回路中的故障现象。一般我们可以利用继电保护自动装置内继电器、元器件查看故障现象。一般需要继电保护人员根据故障现象判断故障原因。

2.3 故障位置的判断

继电保护人员是不是能够准确的找出故障位置主要取决于这两个因素，其一是继电保护人员是否熟练掌握继电保护的原理图及其装置图，只有继电保护人员熟悉保护装置的原理图及其装置图，才能熟悉各个电力单元模块中每个电源电路的性能，才能了解这些单元电路之间的相互关系，特别是有故障产生时每个单元电路在整套继电保护装置中所发挥的作用；二是继电保护人员必须熟悉继电保护二次回路的详细情况以及每个单元之间的相互关联，这样我们就能够更快的使故障范围变小，从而准确查找出故障。

3 差动保护二次回路的检修

3.1 负荷的检修

电力系统负荷太大直接表现为电流太大，如果这种情况长期存在将会造成电流互感器长期过负荷运行，这样将会大大缩小电流互感器的正常使用时限。所以，在继电保护差动保护运行期间，一定要对CT的负荷严格把关，确保CT负荷限制在一定的区间之内。在现场操作过程中，我们常常采取降低CT激磁电流的方法，例如：减小电力系统中控制电缆的电阻的大小、对CT使用弱电控制等都可以大大控制负荷过大的现象。除此之外，我们在平时常常定期检查CT在实际中的运行情况。

3.2 电流的检修

CT在很大程度上影响差动保护在电力系统中所发挥的作用，同时CT也是我们在差动保护中的重要研究元器件。在现场工作中我们常常需要选择CT的型号，我们可以通过选择最为合适的CT来控制二次回路的电流误差在合理的范围之内。当前，工程上习惯于采用D级CT，D级CT当经过保护装置外围的稳态电流短路时，电流会达到最大，并将差动保护回路的二次负荷控制规定的目标范围之内。

3.3 保护的检修

在实际运行中，并不只用到电流的差动保护。当现场操作难度较大时，也会使用差动保护。其中比率差动是使用比较多的差动保护，它能够更好的在继电保护二次回路的检修中找出故障，判断故障位置。比率差动保护在调整运行方式时，可以电流的变化情况为据。如果流经继电保护二次回路的电流变化不小，比率差动保护的运行方式可以加强继电保护装置防护的相关功能，尽一切努力消除因设备装置在维修状态造成的误操作、误动作，在很大程度上保证了电力系统的安全可靠运行。

4 二次回路的检查

4.1 二次回路结构的检查

要想更好的保证继电保护二次回路的检查的准确性，继电保护技术人员就要认真的对各种数据资料进行分析，这在电力系统操作中起着很大的作用。差动保护差不多包括了这方面全部的电力信息，我们要想顺利地完成继电保护二次回路结构的检查工作，就要认真的处理这些信息资料。在进行继电保护二次回路结构的检查时，使用的最多的就是系统检查方式，例如，在较大的电力系统中通常采用模拟仿真的方法来完成继电保护二次回路结构的检查工序。

4.2 二次回路功能检查

社会经济的不断繁荣，特别是越来越多的工业用电以及生活用电，客观上要求电力系统装置具备更高水平的性能。因此在系统规划过程中，首先要做到对系统功能分配准确把握，对每个单元具体需要对哪些现场数据信息进行处理都要了如指掌，而且还要综合彻底评价硬软件资源、原理模块图、设计说明书，最后整个系统的编排设计需要由具体的编程人员完成，以上即为继电保护二次回路功能检查的详细程序。

4.3 回路调试和操作检查

当有了继电保护二次回路基本的操作系统模型后，继电保护技术人员需要模拟调试电力系统，也就是说在计算机网络模块的协助下，寻找系统中的问题。而且，继电保护技术人员还要认真调试好数据库、软件等，在确定没有问题之后，才可以运行差动保护。要想减小或者是消除异常故障，继电保护相关技术人员在构造操作系统时，尤其要注意电力系统，特别是继电保护二次回路部分各个检查环节的布置情况，可以借助相关的检测装置来实时的对整个系统连续检测。

根据以上的分析我们发现，在整个电力系统中，继电保护二次回路占据重要的地位，除了能够保障电力系统的正常运行，还能够保障电力系统内部各项装置的有效运行，进而最大限度的减小事故发生的概率。

参考文献：

[1]谭永湛.继电保护二次回路检修维护中的若干 问题分析[J].企业技术开发，2011(13).

二次规划问题 第4篇

接触问题大量存在于机械工程等领域,如齿轮的啮合、轴孔间隙配合等,这类问题大多属于准静态弹性小变形接触非线性问题,接触非线性主要来源于两个方面:一是接触界面的区域大小和相互位置不仅事先是未知的,而且是随着载荷而变化的,需要在求解过程中确定;二是边界约束条件属于单边性的不等式约束[1].

接触问题的研究最早从Hertz开始,主要针对大小不同的球体间、柱体和平面之间的挤压问题,这些问题虽然可以得到封闭的解析解,但解决问题的范围却十分有限[2].随着数值计算方法的兴起和发展,大大促进了接触问题的研究进展,数值算法求解接触问题主要有迭代法及数学规划法(常用二次规划法)[3].迭代法是解决非线性问题普遍采用的方法,这一方法首先对小载荷下接触区域作初始接触状态估计,然后根据收敛条件对工作载荷下的接触状态不断地迭代修改直至收敛,迭代法主要有拉格朗日乘子法[4]、罚函数法[5]、增广的拉格朗日乘子法[6]、摄动拉格朗日乘子法[7]等.不过,迭代法往往伴随着较大的计算工作量,如果接触状态的线性增量不能适应结构变化时,结果可能难以收敛,所以如何控制增量步长对于迭代法来说是十分重要的.

二次规划算法是求解非线性问题一种很有效的工具,钟万勰[8,9]基于余能和势能原理推导出参变量二次规划算法,理论上比较严格、直观,且收敛平稳;李建宇等[10]建立了摩擦接触条件的增广拉格朗日线性互补表达形式,构造出求解摩擦接触问题的一种增广拉格朗日线性互补算法,在不消除罚因子的前提下,摩擦接触问题的参数二次规划法能够避免数值变态,并获得高精度解;张军等[11]应用有限元参数二次规划法建立了轮轨之间的三维计算模型,得出了轮轨接触斑形状和面积、接触力的变化规律,其结果能够较好地满足工程实际需求.

采用传统的非线性迭代算法虽然可以解决弹性接触问题,但收敛性难以保证,且效率不高.而采用二次规划法根据余能原理需要将其凝聚到接触区域节点上,需对柔度矩阵进行处理,这是非常繁琐的,应当避免;基于势能原理时,虽然不会遇到柔度矩阵,但是由于设计变量的自由度数较大,对于大型接触物体其求解过程将非常漫长.因此应该专门探讨适用于弹性接触问题的算法.本文基于势能原理构建无摩擦弹性接触问题的二次规划数学模型,通过对设计变量个数的缩减,可以快速、有效地解决弹性小变形接触问题.

1 接触条件

1.1 基本假设

为了讨论方便,对于机械工程中常见的准静态弹性接触问题作如下假设:

(1)与物体本身相比变形量是微小的;

(2)各接触体均满足各向同性、均匀和完全弹性的要求;

(3)接触表面充分光顺;

(4)润滑良好,切向接触力远小于法向接触力,即不考虑接触面之间的摩擦.

1.2 接触条件

由于接触区域是事先未知的,因此以下所说的接触区域都是可能接触区域或候选接触区域.作为弹性接触的两个对象,必须满足如下接触条件:

(1)接触物体不可相互侵入;

(2)接触力的法向分量只能是压力,而不能产生拉力;

接触可以发生在一个接触体的两个部分(自接触)或多个物体之间,但原理上是一样的,为讨论方便,不妨假定准静态弹性接触体系中只有两个接触物体,两个物体构成一个接触系统.图1为两物体接触示意图.

令d0表示为所有接触点对的初始法向间隙构成的向量,并令UC1和uC2表示在载荷作用后接触体Ⅰ和Ⅱ上接触节点的法向位移构成的向量,则变形后两接触体之间的间隙向量ε为[12]

由接触体之间不可相互侵入条件,即ε≥0,可得

式中,N为坐标变换矩阵,对于平面问题可表示为

式中,cα1=cosα1,sα2=sinα2;αi为第i接触点对的接触法线方向与整体坐标系X轴的夹角,i=1,2,…,nC;nC为接触点对数.R为接触自由度匹配矩阵,对于平面问题可表示为

2 弹性接触问题的二次规划数学模型

通过对接触体的有限元离散化,弹性接触最小势能原理可归结为[13]

式中,设计变量u为接触系统的节点位移;K为接触系统的总体刚度矩阵;F为在接触系统施加的外力.

节点位移向量u中包含了约束节点的位移,在约束节点位移为零时,在进行二次规划寻优时可以不予考虑.这样就可以将刚度矩阵、位移向量、载荷向量中对应于位移约束的自由度全部去掉.因此将接触构件的节点只分为接触节点(contact node)、内部节点(inner node)两类,而不包含约束边界节点(boundary node),则式(2)可以重新写为

式中,uI1,uC1分别为接触体I内部自由度和接触自由度的位移向量,KII1,KIC1,KCI1,KCC1为按内部自由度和接触自由度划分所得到的接触体I的4个子刚度矩阵,接触体II对应的符号定义与接触体I相同;FI1 FI2分别为作用在接触体I和接触体II的内部自由度的外载荷,FC1,FC2分别为接触体I和接触体II之间相互作用的接触力.

根据变分原理得

在接触区域内,接触物体间的表面法向压力相等,同时由于不考虑摩擦,因此其切向力为0

根据式(5),可以将式(4)中未知接触力消除,即将式(4)的第2行与第4行相加,可得

将式(1),式(3),式(6)联立可得弹性接触问题的二次规划模型为

其中

弹性接触二次规划模型式(7)中设计变量的个数为nI1+nl2+2nC,当接触模型较大或网格划分过细时,设计变量的个数可能达到数十万或数百万以上,将占用大量的计算机内存,弹性接触二次规划的求解速度也将非常漫长.另一方面对于准静态弹性接触问题中,至少有一个接触体要依赖接触关系来约束其刚体自由度,因此整体刚度矩阵K是对称、非正定的,二次规划数学模型是非凸的,弹性接触问题二次规划模型的全局寻优是非常困难的.

基于此,本文提出一种新的基于奇异坐标变换的缩减二次规划算法,将基于势能原理的二次规划模型(7)转化为设计变量个数少得多的凸二次规划问题,有效提高弹性接触问题的求解效率和数值稳定性.

3 弹性接触问题的缩减二次规划方法

在弹性接触二次规划模型式(7)中等式约束为一奇异线性方程组,等式约束方程个数为nI1+nI2+nC,而未知量个数为nI1+nI2+2nC,满足方程(6)的解可能存在无穷多组,这些解可以表示为一个满足式(6)的特解和一组满足式(6)对应的齐次线性方程组(8)的基础解矢量的线性组合.

即

式中,u0为满足弹性接触问题二次规划模型(7)的等式约束的特解;u1,u2,…,分别为奇异齐次线性方程组(8)的nc个线性无关的基础解向量,它们与特解之和分别表示满足力平衡条件式(6)的一种结构位移模式(或变形模式);Φ为由全部nC个线性无关解向量u1,u2,…,构成的基础解系,也称为奇异模态矩阵;q为奇异坐标向量,即基础解向量的加权系数向量.

将式(9)代入式(7)中并做适当整理,弹性接触问题的缩减二次规划(reduced quadratic programming,R-QP)模型可表述为

式中,K*,F*,R*,分别为奇异模态刚度矩阵、奇异模态力向量、奇异几何变换矩阵、奇异初始间隙向量

对比二次规划模型(7),可以发现缩减后的二次规划模型(10)具有如下特点:

(1)设计变量由u变化为奇异坐标向量q,二次规划的设计变量的个数由(nI1+nI2+2nC)减少为nC,通常情况下nC《(nI1+nI2+2nC);

(2)约束方程不再含显性等式约束.

4 奇异模态矩阵的计算方法

奇异线性方程组直接求奇异模态矩阵比较困难,而采用Gauss消去、奇异值分解等解法非常漫长.本文根据弹性接触力学体系的特点,提出一种简单高效的奇异模态矩阵计算方法.为方便讨论,针对准静态弹性接触问题,给出以下几个推论:

(1)无刚体自由度的接触体,其刚度矩阵对称、正定;

(2)对存在刚体自由度的接触体施加适当的位移约束,可以消去其刚体自由度,从而将其刚度矩阵转化成对称、正定的;

(3)在准静态弹性接触问题中,至少有一个接触体由位移边界约束其全部刚体自由度,其他接触体可以通过位移边界和接触关系约束其全部刚体自由度

为简单起见,以图1给出的接触模型为例,假设接触体Ⅱ无刚体自由度:

(i)由推论(1)可知为对称、正定的;

(ii)由推论(2)和(3)可知KII1为对称、正定的;

(iii)根据结论(i)和(ii),对于奇异齐次线性方程组(8),任意假定一组uC1的数值,即假定一种接触体I的接触自由度的位移模式,就可以确定一种对应的全部结构的变形模式

因此给定任意一组线性无关的ΦC1,即可以确定接触体I的接触自由度的全部位移模式,由于ΦC1的任意的一组线性无关的数值,因此不妨假设为单位矩阵E并代入式(11),可得

由此可求出向量ΦI1,ΦI2,ΦC2的值,奇异线性方程组的奇异模态矩Φ为

5 数值案例

5.1 数值案例1:两圆柱挤压接触问题

两个材料相同、外径相同的无限长弹性圆柱体相互接触,可简化成平面应变问题,如图2所示.在圆柱体I上施加一个集中的外力F',弹性模量E=200GPa,泊松比v=0.3,两圆柱半径均为30 mm.

采用四节点平面应变单元将其进行网格划分,产生7 252个单元、7422个节点及定义了113个候选接触对,R-QP法与非线性接触迭代(nonli near contact iteration,NCI)法中单元、节点及接触点对的定义完全一致.在非线性接触迭代法中采用增广的拉格朗日乘子法进行接触问题的求解,其中罚因子(penalty)取10.

表1给出了R-QP法分别与NCI法、Hertz理论中得到的接触半径的相对误差比较.从表中可以看出,R-QP法与NCI法、Hertz理论的相对差异在2%以内,说明本文方法是正确有效的,此外当不断增加外载荷或细化接触区域网格时,其接触半径的误差将会越来越小.

Error1:R-QP法与Hertz理论得到的接触半径的相对误差Error2:R-QP法与NCI法得到的接触半径的相对误差.

图3为R-QP法分别与NCI法和Hertz理论的接触压力的比较.从图中可以看出,在相同的载荷下,R-QP法与NCI法由于条件一致,其接触压力符合地很好,而其最大接触压力较Hertz理论有所减低,但接触宽度加大.

图4为二次规划法与有限元法采用不同罚参数下部分接触节点在Y上的位移.从图中可以看出,R-QP法与采用罚参数越大的NCI法得到的节点在Y上的位移更接近,说明了R-QP法是比较精确的.

图5为接触体全部节点Y方向的位移相对误差,从图中可以看出,误差均在0.1%以内.

二次规划自由度缩减前,设计变量的个数为14844,计算时间为1799.6s,而自由度缩减后,设计变量的维数变为226,计算时间只需3.9s,自由度缩减法使得计算时间缩短为原来的1/461,因而自由度缩减法是高效的.

5.2 数值案例2:轴孔间隙配合接触问题

轴孔间隙配合同样是一个经典的接触问题,如图6所示,孔的外径为75mm,内径为50mm,轴的直径为49.6 mm,弹性模量E=200GPa,泊松比v=0.3,厚度t=5mm,在轴心处施加一个Y方向上的外力F'.

利用八节点平面应力单元将模型进行有限元网格划分,共产生11 304个单元、34 483个节点及定义306个接触点对.如表2所示为分别采用Hertz理论、NCI法、R-QP法得到的最大接触压力及接触半径的对比.通过分析可得,R-QP法与其余两种方法之间的相对差异在5%以内,进一步说明R-QP法是比较精确的.

图7为接触体全部节点Y方向的位移相对误差,从图中可以看出,误差均在0.2%以内.

二次规划自由度缩减前后,设计变量的维数由68 802降为614,从两个数值案例还可以看出R-QP法的计算时间只与接触节点对数有关,而与整体节点自由度数无关,因此R-QP法更加快速、高效.

6 结论

首先,从变分原理出发,根据虚位移原理建立了以节点位移为设计变量、力平衡和接触条件为约束方程的弹性接触二次规划算法,随后又提出了基于奇异坐标变换的自由度缩减方法,大大降低了目标函数中设计变量的个数,提高了二次规划的求解速率.

其次,本文给出三点推论,阐述了接触的具体本质及特点,根据弹性接触力学体系的特点,通过人为假定接触自由度位移模式,提出了一种简单高效的奇异模态矩阵的计算方法.

最后本文给出2个数值算例,通过算例可知得到的接触半径、接触压力、接触区域节点位移与接触NCI法、Hertz理论能够较好地吻合,同时缩减后随着设计变量个数的减少,R-QP法能够显著减少求解时间.综上说明R-QP法用于求解弹性接触问题是一种高精度、高效率的求解方法.

摘要：基于势能原理以节点位移为设计变量、以接触条件为约束方程构建了无摩擦弹性接触问题的二次规划数学模型,在此基础之上利用力平衡线性约束方程的特解和由基础解向量构成的奇异模态矩阵,提出一种新的基于奇异坐标变换的自由度缩减方法,大大降低了二次规划的规模,并使得二次规划模型不再含显性等式约束;根据弹性接触力学体系的特点,通过人为假定接触自由度位移模式,提出了一种简单高效的奇异模态矩阵的计算方法.通过两圆柱接触、轴孔间隙配合接触两个数值算例的对比分析,验证了对于弹性接触问题的求解,缩减二次规划方法有效克服了传统方法计算量大、对求解参数设置敏感、收敛困难的问题.

二次规划问题 第5篇

一、大力转变旅游产业发展方式

党的十七届五中全会进一步明确了科学发展是“十二五”的主题，加快经济发展方式转变是主线，经济结构战略调整是主攻方向。国务院41号文件也明确提出要把旅游业培育

成国民经济的战略性支柱产业和人民群众更加满意的现代服务业。各地、各有关部门要进一步转变发展观念，在抓好贯彻落实、壮大旅游产业规模的同时，着力推进旅游产业发展方式的转变，推进旅游产业转型升级，提升发展质量。

首先一手抓发展速度，一手抓发展质量。旅游业的本质是服务性行业，没有好的服务质量，就不可能有快的发展速度和好的发展效益，要在发展中保证质量与速度的同步提高，坚持发展速度与发展质量相统一，才能把旅游业建设成为人民群众更加满意的现代服务业。

另外在巩固和提升观光旅游产品的同时，要根据旅游市场发展的规律，适应新的旅游消费观念、品味、需求和方式的变化，大力发展休闲度假旅游、探险旅游、科考旅游、房车旅游等旅游新业态，打造高端品牌，吸引高端游客，推动旅游产业档次升级，向多元化方向发展。

其次文化是旅游的灵魂，让游客在旅游中体验到浓厚的文化氛围，才能吸引和留下更多的游客。要进一步统筹文化和旅游业的发展，把完善文化设施和旅游业发展有机结合起来，创新文化与旅游的结合方式，建设一批经典集中、内涵丰富的历史景观，推出一批特色文化文艺表演节目，不断提升旅游的文化内涵，形成旅游与文化互促、互动、互兴的格局。

最后，要扩大旅游消费需求。要顺应国民旅游休闲需求不断提高的新趋势，深入研究扩大内需的新政策，积极推动落实带薪休假制度，提高旅游消费在消费市场中的比重。

二、切实加快旅游重大项目开发建设

大项目带动大发展战略是我们推进旅游“二次创业”的成功经验，全省旅游产业的加快发展必须要有旅游重大项目的带动和支持。今年全省旅游重大项目建设任务较重，项目总数达到285个，重大项目有142个，各部门一定要密切配合，明确工作责任。此外在建设重大项目的同时还需立足我省特色、优势旅游资源，适应旅游产业发展方式转变和转型升级需要，把握旅游市场新特点，精心策划包装一批优质旅游项目。

同时还需要创新招商引资模式，拓宽招商引资渠道，提高招商引资的针对性和有效性，创新投融资机制，大力发展私募基金，尤其要吸引国内外大型私募基金来云南投资旅游项目，推进我省旅游“二次创业”。

三、培育壮大旅游市场主体

围绕提升我省旅游市场主体的综合竞争能力，整合旅游资源，实现优势互补，并积极借鉴国内外先进经验，培育一批专业、强势的旅游市场主体，加快组建一批跨地区、跨行业跨所有制度的大型旅游企业集团，打造一批充满活力、带动能力强的旅游业“航空母舰”。同时各级旅游行政主管部门要充分发挥积极作用，积极协调相关部门在土地、税收、融资、设立分支机构、开设经营网点等方面给予旅游企业政策倾斜，促进旅游企业加快发展、提升实力。

四、加大市场营销力度

旅游产业是典型“眼球经济”，旅游产品能否给客人留下难忘印象，首先得叫响云南旅游品牌。在进一步强化“七彩云南，旅游天堂”整体形象的基础上，推出“休闲度假云南”、“健康旅游云南”、“生态云南”等更多受欢迎的旅游品牌。

要整合营销资源，逐步建立集电视、网络、报刊、书籍等一体的立体化推介体系，继续巩固日、韩、东盟国家和港澳台等传统客源市场，大力开拓以英国、德国、法国、西班牙为重点的欧盟市场，努力稳定入境旅游市场，确保促销力度不减、市场份额不丢。

五、提高旅游服务质量

旅游质量是旅游业发展的重要保障。旅行社、旅游饭店、旅游景区、旅游车票、导游服务和旅游购物这六个要素要域，直接服务于广大游客，加强监管，做到定人、定事、定责，确保各项工作有人抓、有人管，继续推进旅游标准化体系建设，推动我省旅游业在标准化引领下的国际化进程。

广泛组织开展文明旅游、绿色旅游、健康旅游和品质旅游宣传活动，重点开展“零负团费”、挂靠承包经营和强迫或变相强迫购物等专项整治行动，加强旅游行业协会自身建设，进一步提高行业自律水平，同时还要全面提高导游服务水平，提升导游队伍的文化素养、讲解水平、服务水平和职业道德水平。

六、深化旅游产业改革开放

旅游业是国际化、市场化程度较高的产业。一要加快全省旅游产业综合改革，为“桥头堡”建设提供有力的支撑。二要进一步转变政府职能，构建“政府引导、企业主体、行业促进、市场推动”的管理的做法，充分发挥市场在资源配置中的基础作用。三要建立完善对外旅游合作机制，进一步

深化大湄公河次区域无障碍旅游合作，继续推进“孟买印缅旅游圈”建设。实现旅游互免签证、资源共享、联合营销、共同发展的旅游合作格局。

七、进一步完善抓旅游产业发展的工作机制

各级政府要继续高度重视旅游工作，一把手要亲自谋划、亲自部署、亲自推动，政府分管领导要切实负起责任。各有关部门要充分发挥职能作用，加强协调配

和，形成联动机制，克服各自为政相互推诿的现象。

高校校园景观二次规划研究 第6篇

1 概况

石河子大学位于有着“戈壁明珠”美誉的国家园林城市石河子市,于1996年4月由农业部部署的石河子农学院、石河子医学院、兵团师范专科学校和兵团经济专科学校合并组建而成,是一所具有经济、法、教育、文、历史、理、工、农、医、管理十大学科门类的综合性大学。石河子北、中、南校区占地面积约183万m2,承载着30 000多名师生的日常学习生活。

2 景观元素

石河子大学北、中、南校区的景观元素主要体现在学校的植物资源、“灰空间”[7]、地形地势、磨引渠—东防护林带4个方面。石河子大学并校遗留下三个校区联系不紧密,整体布局不合理的问题,制约了校园基本功能的发挥和整体景观的表现。合理利用现有的景观资源,调整景观格局,有机整合各种不同性质的用地,是创建一个节约型绿色大学校园的基本要求。

3 规划理念

1)空间尺度感:以景观生态学理论为基础构建景观格局的框架和设置景区景点的景观元素,强调校园景观整体性,多样性和有机联系的延续性[6,8];2)强调功能性:以环境心理学理论为基础设置满足广大师生生理心理需求的景观空间和景观元素,加强师生对石河子大学的心理归属感和认知感;3)视觉美学性:以极简主义的艺术手法,创造鸟语花香,自由舒适,简约而不失美感的校园空间[8];4)人文精神:融入屯垦戍边的兵团精神,突显石河子大学扎根边疆建设边疆的奉献精神,加强校园景观可识别性;5)建设和谐校园,树立可持续发展的思想观念,创建生态文明、节约型的绿色大学。

4 景观格局

校园景观规划以景观生态学理论为指导构建校园景观格局,构建成“一核,三轴,整合三校区”的校园空间发展形态[5,6]。“一核”,即一个核心区,形成以中校区为核心的教学和行政管理区。中校区分为教学区、行政管理区、运动区和生活区。教学区:在中区建造综合教学楼——博学楼,解决南北师生交叉上课的问题,原有教室作为各个学院机构办公室和实验室,不仅教室面积和实验室面积能达到甚至高于国家人均标准,而且满足“集中基础教学,分散专业教学”的要求。避免调整整体布局而带来的高昂的建设费用和冗杂的工程,达到减少各种资源不必要的浪费[3]。“三轴”,主轴线为贯穿学校三个校区的南北中轴线,两条次轴线为北三路和北四路城市干道轴线。中轴线是由中校区的轴线关系延伸而来。北三路以及北四路两条城市干道将石河子大学分为北、中、南校区。“整合三校区”,即整合北区(农科类)、中区(人文社科类)和南区(医学类)三个校区。通过校区之间以及校区内“灰空间”的处理,弱化校园空间原有的布局,突出强调校园景观整体性和延续性。“灰空间”主要使用的材料为植被和园林小品。植被的选择和配置要符合适地适树和季相性的原则,要考虑到景观需求、教学研究以及场地精神等因素。园林小品设置要符合人性化和景观可识别性的要求(见图1)。

5 景区设计

5.1 北区——主题:精神、关爱、师魂

1)植物园区——精神。石河子大学会堂东侧绿地,由80余种植物、园路铺装以及兵团开垦石河子时期的一些历史写照小品等,记录新疆兵团屯垦戍边建设边疆的历史,颂扬兵团为建设祖国边疆而无私奉献的精神。2)关怀景区——关爱。位于农学院楼前的两块绿地,分别是以周总理与大学生交流的雕塑以及“为中华之崛起而读书”的置石为主题的丁香园和绣线菊园,利用原有的乔木,对其进行修剪疏理,然后运用不同品种丁香和绣线菊勾勒出乔灌草富有层次变化的绿色空间,体现国家领导人对支援边疆的青年一代的关爱。3)师魂景区——师魂。位于北区的教工住宿区北部的绿地,将规划为师魂景区。“师魂”寓意为教师职业的神圣与伟大,歌颂教师的为人师表作风。景区以同心墙等为主要硬质景点,设置石桌、石凳点缀雕塑“师魂”,供教师早锻炼、晚散步、休闲与促膝谈心。

5.2 中区——主题:知识、展望、活力

1)新教学楼以及未名山景区——知识。教学楼是传授知识学习知识的场所,未名山主要服务于新教学楼,在未名山梯步的线路上设置4块刻有“求知—探索—奋斗—博学”的置石,利用月季、刺梅、针叶树等带刺的植被点缀在4块置石旁,向师生们传达了学习知识是需要经历磨练才能勇攀知识高峰的过程。2)世纪广场与图书馆区——展望。世纪广场由外国语学院、师范学院、第一、第二阶梯教室以及图书馆包围,世纪广场位于中轴线上,广场中心设有喷泉,南边是浮雕景观柱,东西两侧主要是花坛种植池。由于地势南高北低,设计采用梯步平台,将位于轴线的图书馆的重心抬高,与世纪广场形成一幅描写石河子大学正踱步迈向辉煌的壮观景象。展望主题承接未名山知识主题,走向寓意知识殿堂的图书馆。铺装图案、雕塑造型等景观要素,融入艰苦奋斗、开拓进取的兵团精神,勾勒出石河子大学美好的明天。3)运动区——活力。位于中区西部的露天综合体育场,南部的室内篮球馆、游泳馆、室内田径馆等体育场馆为三个校区师生丰富生活、增强体质、展现青春活力提供必要场所。

5.3 南区——主题:源泉、生命、传承

1)杏林广场——源泉。南校区是医学院、药学院以及第二附属医院所在地。南门入口区的绿地为杏林广场,运用浮雕、园路铺装、置石描绘中国人民解放军在解放新疆的进军途中建立石河子医学院,并且在60年的建校历史中,始终与祖国同呼吸、共命运的情景。2)休闲绿地——生命。在学生生活区营造以生命为主题的绿地空间,时刻提醒着学生们作为一个医务工作者的光荣使命:尊重生命和挽救生命。3)南区北大门入口区——传承。南校区北门入口区绿地以乔木为背景,绿篱形成一个具有连续性的“S”造型,在内侧种植灌木丛,外侧种植多年生花卉,形成一个乔灌草搭配富有层次变化的植物空间。道路边缘等距布置置石,置石上刻有为兵团做出巨大贡献的人物的箴言。表现兵团精神将被广大师生传承、延续,并发扬光大。

5.4 校园街景——城市与大学

在校园沿街位置,引入城市金融邮电、商业服务等公共设施,为校园的日常生活提供便利,不仅塑造了人性化大学校园,同时将大学校园景观融入城市之中,加强与社会之间的联系。

6 结语

石河子大学校园景观规划基于校园实际情况,通过对整体布局、空间形态和尺度、道路可达性、视线关系以及功能区的分析和研究,以景观生态学中“基质(点)—廊道(线)—斑块(面)”的理论形成校园景观规划的方法,即“校区—功能分区—景区—景点”,继而利用物质环境、心理环境和“灰空间”,强化三个校区整体性和延续性;细部设计运用极简主义的艺术手法,融入兵团精神,使用硬质和软质景观,设置彰显校园听、嗅、触以及内在精神的景区景点,营造一个经济节约、合理美观、富有人文特色、可持续发展的绿色校园[2,6,9]。

摘要：以石河子大学北、中、南校区校园景观规划为例,本着绿色大学校园的实质与内涵,对石河子大学校园景观规划提出了节约型和可持续发展的建设方向,并对高校校园景观规划进行了探讨,以期营造一个良好的校园环境。

关键词：绿色大学,校园景观规划,可持续发展

参考文献

[1]王大中.创建“绿色大学”实现可持续发展[J].清华大学教育研究,1998(4):5-9.

[2]俞孔坚,李迪华,吉庆萍.景观与城市的生态设计:原理与概念[J].中国园林,2001,17(6):3-10.

[3]王向荣,任京燕.从工业废弃地到绿色公园——景观设计与工业废弃地的更新[J].中国园林,2003,19(3):11-18.

[4]胡庆春.21世纪大学校园环境景观规划设计[J].山西建筑,2007,33(6):44-45.

[5]朱捷.大学校园户外空间设计研究[J].中国园林,2008(4):39-42.

[6]傅博杰.景观生态学原理及应用[M].北京:科学出版社,2001.

[7]澳大利亚Images出版公司.黑川纪章[M].郑时龄,薛密,译.北京:中国建筑工业出版社,1997.

[8]刘静怡.大学校园中的室外教学空间景观设计初探[J].山西建筑,2008,34(36):30-31.

企业物资二次配送路径规划研究 第7篇

关键词：企业物资,配送,车辆路径问题,路径规划,里程节约法

一、前言

随着信息技术在现代企业中的广泛应用和高速发展, 企业信息化程度大幅提高, 企业的许多革命性的创新成果得益于此。在激烈的市场竞争中, 仓储配送和信息技术的有机结合为企业带来了新的机遇, 建设智慧仓储网络的理念应运而生。而配送作为衔接各个物流节点的关键流程, 使仓储网络形成为一个系统性的整体, 保证了物资的正常供应。优化配送车辆路径能提高配送效率, 降低配送成本, 并提升配送准确性。

物资公司作为公司的专业分公司, 负责管理在上海区域所有工程及运维检修物资的供应。工程项目物资的供应分为供应商直送现场和仓库供应现场两种类型。其中, 供应商直送现场为一次配送, 关键点在于供应计划与供应商的有效衔接与调度协同;而利用公司仓储配送网络, 通过中心库向各周转库配送以供应现场物资需求的过程为二次配送。合理二次配送车辆路径规划与实施, 能提高后续工程建设、运维检修及应急抢修的需求响应速度, 增强物资供应的计划性和准确性, 可有效提升物资供应管理水平。

二、车辆路径问题定义

车辆路径问题是指存在几个物资需求方, 各有一定数量的物资需求, 由一个配送中心提供物资, 并安排一个车队配送物资。为此需要规划合理的行车路线以使他们的物资需求得到满足, 且能在一定的约束条件下, 达到路程最短或耗时最少的目标。

公司有十二个周转库, 当周转库内某种物资数量低于安全库存时, 由中心库提供物资进行补库。由于工程项目对响应速度要求较高, 当需要对多个周转库进行补库时, 必须综合周转库的地理位置、物资需求量、车辆的运载量、配送次数等, 设计出合理的车辆配送路径。

三、配送路径规划意义

1.避免交叉运输

中心库车辆配送路径规划, 将原先零散配送的物资进行整合后, 以合理的配送路径集中配送, 避免了交叉运输的情况, 缩短了总配送距离, 降低了运输成本。

2.推进节能环保

车辆配送路径优化在满足各周转库的物资需求的前提下, 以缩短配送车辆的总行驶距离为目标, 能提高能源利用效率, 推动公司更积极地承担节能环保的社会责任。

四、配送路径规划过程

1.组织结构

物资公司仓储配送网络包括了集中的物资调配中心、一个中心库以及十二个周转库。

(1) 物资调配中心作为信息汇集、指令发布的中心, 实时获取中心库和周转库内库存物资数量、物资需求数量等信息, 并根据这些信息判断是否需要补库。

(2) 如果周转库需要补库, 物资调配中心发送补库指令给中心库。

(3) 中心库综合需补库的周转库数量、地理位置及物资需求量等, 规划所需的车辆数、配送路径等信息, 将物资配送至周转库。

2.车辆路径问题描述

对于物资仓储配送网络, 配送车辆路径问题可以描述为, 十二个周转库的位置固定且各有一定的需求量, 中心库用多辆载重量固定的汽车进行配送, 要求合理安排汽车路线以使总距离最短, 并能满足以下条件:

(1) 每个周转库的物资需求到能满足;

(2) 每个周转库的物资必须由尽可能少的车辆配送, 例如在周转库的需求能由一辆汽车满足的情况下, 必须只由一辆汽车配送;

(3) 每条配送路径上各周转库的需求量总和不能超过汽车载重量。

3.车辆路径规划

将中心库及十二个周转库构成的13 个的节点两两连线, 共有C132=78 种组合, 即这13 个仓库中任意两个仓库间的路径共计78条。利用Google、百度等电子地图软件, 将两个仓库分别作为起点和终点, 搜索出这78 条路线以及之间的行驶距离。以字母O表示中心库, 字母A至L表示十二个周转库。当有多个周转库需要补库时, 配送路径确定步骤如下:

(1) 确定各个周转库需要的物资数量;

(2) 与汽车载重量进行比较, 确定需要的汽车数量;

(3) 根据各周转库的需求量, 运用里程节约法, 就近的仓库由同一汽车配送, 同时避免交叉运输的情况, 形成配送路径;

(4) 根据实时路况, 对配送路径进行一定调整, 避免高峰期路段拥堵导致无法及时配送。

由于从实际情况考虑, 为减少最后配送到的几个仓库的等待时间, 在12个周转库中按地理位置分为两块区域, 在郊环附近的7个仓库为一个配送区域, 郊环线以内的4个仓库和崇明区域为一个配送区域。

以郊环线附近7个仓库的配送为例, 如下图所示, 每汽车载重量为5吨, A至G共7个周转库需中心库O配送物资, 直线上的数字为距离, 括号内的为对应的周转库的物资需求量。

根据所给出的信息, 形成里程节约表, 第2至8列数字表示两点间的最短距离, 括号内数字为相比较于经过O的路线所节约的里程, 如A至B间的节约里程为OA+OB-AB=18+11-15=14, 具体图表如下所示:

对上表中的节约里程按从大到小进行整理排序后得到如下排序表:

根据节约里程的排序以及需求量、汽车载重量的限制, 可得出配送路径如下:

4.路径信息发布

配送路径规划完毕后, 将行车路线信息发布给对应的汽车司机。车辆出发后, 利用短信在途跟踪获取车辆实时的位置信息, 并将实时路况信息传递给司机, 减少因交通拥堵造成的配送延误。

五、结语

本文综合各周转库地理位置、需求数量、汽车运载量等方面, 运用里程节约法规划出车辆配送路径。车辆配送路径规划将对原先粗放式的配送方式进行优化, 积极配合政府及上级公司对节能环保提出的要求, 在满足各仓库需求的前提下缩短总配送距离, 提高物资配送效率, 降低配送成本。物资公司后续将逐步加强自动化和信息化建设, 推进仓储网络各类信息的实时共享、获取、分析和处理, 运用先进信息技术提高配送准确性和效率效益, 确保智慧仓储网络的配送脉络高效稳定, 构建一个现代化、智慧化、特色化的仓储配送体系。

参考文献

[1]张玲, 王朝霞.物流配送路径优化的模型与求解[J].商场现代化, 2006.11.

[2]钟石泉.物流配送车辆路径优化方法研究[J].管理科学与工程, 2007.

二次规划问题 第8篇

统计学习理论起源于20世纪60年代晚期,到了90年代中期,人们提出了的结构风险最小化原理[1],并在此基础上创造性地产生出了一种新的机器学习算法支持向量机(Support Vector Machines,SVM)[2],SVM是推广能力良好的一种学习机,它来源于在两类问题中最优超平面具有最好推广能力的思想,并兼顾了训练误差和泛化能力。SVM近期发展及成功应用使得统计学习理论已成为研究估计高维函数算法的理论和实用工具,在小样本学习及高维特征问题上较传统的分类器具有较大的优势,因此在模式识别、回归估计及时间序列预测等领域得到了广泛的应用[3,4]。

SVM学习算法对线性可分(二分类)情形,最后归结为一个二次规划问题,这个规划问题具有一定的代表性和理论体系统一性。首先对线性不可分问题,只要对规划问题线性可分情形下的约束条件适当松弛,就可得到不可分情形下的线性分类器,这正是软边界算法;而对非线性分类器的设计问题,可通过输入空间到特征空间的非线性映射将其转化为线性可分情形加以解决,而决定非线性分类器的优化问题正是线性可分情形时的适当变形,即将输入空间的欧氏内积变为核函数,可见SVM的核心理论就是二次规划与核函数思想。

传统的神经网络算法、支持向量机等算法均是基于线性可分情况下的最优超平面发展而来的,随着模式识别理论的不断深入研究,越来越多的基于超球结构的分类算法涌现出来[5,6],将样本空间的每一类样本用超球定界,使得特征空间中不同类的样本之间通过超球分开,达到分类效果,从而通过在高维特征空间中构造超球完成数据描述、分类等工作。可见,解决模式识别中几何表示问题的关键在于寻找一种可以有效表达几何对象和进行几何计算的数学工具,它就是最近几年在国际上备受瞩目的几何代数理论。几何代数又称Clifford代数,是由W.K.Clifford在1878年建立,它结合Hamilton的四元数和Grassmann的扩张代数,能够进行高维的几何计算和分析,被Clifford取名为几何代数,几何代数在现代高科技领域如数字图像处理[7]、计算机视觉[8,9]、模式识别[10]等,都得到了广泛的应用。

受以上这些思想的启发,本文提出一种基于共形几何代数(Conformal Geometric Algebra,简称CGA)与二次规划的分类器设计方法,CGA能有效地表达分类超球面,超球可分问题可以表示为约束条件下的二次规划问题,理论证明,用共形几何代数和二次规划理论来解决超球可分问题的分类器,算法简单,几何意义明确;实验结果也表明,本文算法简洁明确,能有效地对超球可分数据进行学习训练,达到识别效果。

1 分类器设计算法

1.1 共形几何代数

共形几何代数[11,12,13]最初被称作广义齐次坐标,为经典几何提供了统一和简洁的齐性代数框架,以及高效的展开、消元和化简算法,可有效地表示欧氏空间中的几何形状,是几何代数的一个新理论。几何代数中有内积和外积两种运算,它们可以由几何积表示,几何积和多重矢量是几何代数中最基本的概念,两个向量a与b的几何积定义为

其中:a⋅b为向量a和b间的内积,a∧b为向量a和b间的外积,它是a与b所在平面上的一个有向面积,也就是将向量a沿向量b平移所扫过的面积,称为二重矢量(bivetor)。即两个向量的几何积为一个纯量和一个二重矢量之和,这种形式的量称为多重矢量。任一欧氏空间的向量x∈En,通过立体映射得到矢量为

用齐次坐标表示K(x∈En)为

将欧氏空间中的矢量首先映射到球上,再用共形空间中的null矢量表示,最终得到以下映射

其中:e+2=+1,e-2=-1,e+e-=0,利用此正交基可产生两个null基:e0=0.5(e--e+),e∞=(e-+e+),分别表示原点和无穷远点,且满足e∞2=e02=0,e∞e0=-1。在模式识别中,对于任意模式x∈En,可以通过齐次坐标的形式将其嵌入到共形空间,欧氏空间中球心为c半径为ρ的球S,用共形几何代数可以表示为

共形几何代数理论除了可以表示模式识别理论中的模式与分类超球面,还能有效地表示它们之间的距离,根据定义可知,X与S的内积可以表示为

根据X⋅S的正负号,可以判断样本空间中x与超球的位置关系:

且对于在球上的点x,满足以下性质

即S与αS表示同一超球,而对于式(5)的表达形式,称为标准化形式。

可见,用共形几何代数理论可以有效地表示超球可分问题中的超球,以及模式与超球之间的位置关系,为超球可分问题提供了理论基础。

1.2 分类器设计算法

给定样本集{x1,x2,,xn},xj∈EN,yj∈{-1,1},j=1,,n,yj表示模式所属类别,基本思想可用图1的二维情况说明,图中方块和圆球代表两类样本,中间虚线为分类面,两个虚线圆是分类面两侧分别过各类中离分类面最近的样本,并且和分类超球面同心的超球面,它们之间的距离叫做分类间隔。我们的目的是要建立一个二类分类器,使得正负样本被一个超球面分成两个部分,如果样本集合不但能被超球面正确分开,并且分类间隔最大,则我们称这个超球面为最优分类超球面或最大间隔超球面,这正是本文的核心思想所在,图1中实线圆就是最优分类超球面。

首先将模式以及超球用共形几何代数分别表示为

假设有一最优分类超球面S,使得样本集关于超球两类可分,并且是间隔最大,则首先使两类样本到这个球面的最近距离为ξ,根据式(7)可知,对于一个半径为ρ的球S,与S/ρ表示同一个球面,则另S′=S/ρ,则样本满足以下条件:

对于正类Xi,满足:yi=+,1S′⋅Xi≥+ξ;对于负类Xi,满足:yi=-,1S′⋅Xi-ξ。

将以上条件写成紧凑形式为

令S0=S′ξ,则根据式(7),S0也表示同一超球S,式(8)可以进一步表示为

根据几何积的定义,对于半径为ρ的球的标准化形式S,满足S2=S⋅S+S∧S=ρ2,可以得到

由于两类样本间的距离为2ξ,如图1所示,根据最优分类超球面的定义,对该超球面的求解问题可以建模为:在满足式(9)的情况下,计算能使S02最大化的分类超球面,于是在共形几何代数域内,最优分类超球面求解最优分类面的问题转化为下述二次规划问题:

式(10)的等价问题是

将式(11)转换至欧氏空间中,可以表示为

另S0=cn+cn+1e∞+cn+2e0,则在式(12)中各个量为

其中H为对称正定矩阵,并且分别满足S2=STHS=ρ2,X⋅S=X⋅S

二次规划的局部最优解就是全局最优解,能避免超球神经网络等的局部最优解问题,通过二次规划求解得到S,就可以得到最优分类超球面,即超球的中心和半径。定义判别函数f(X)=X⋅S0,则未知集的分类函数可以描述为

以上是针对超球二分问题,具有清晰的几何含义,实际面对的往往是解决多类问题,必须将此算法进行推广。对于k-类问题构造k个分类器,第i个分类器用第i类中的训练样本作为正的训练样本,将其它的样本作为负的训练样本,根据间隔最大化原则,得到目标函数为

这个算法称为一对多方法(one-against-rest),最后的输出是两类分类器输出为最大的那一类。

1.3 试验结果

为了验证所提出的分类器设计正确性,本文做了2种实验,分别是两类超球可分分类实验,以及多类分类器。实验一的数据是两类球形数据,第1类样本坐标为(0,0),半径为2,第2类样本坐标是(0.3,0.3),半径为1,如图2(a)所示,不同的标志代表不同的类,训练得到的分类圆面圆心为(0.285 9,0.296 8),半径为1.337 6,如图2(b)所示。

在实验二中,为了进一步验证分类能力,产生五类已知类别的训练数据集(图3(a)),利用多分类方法,得到的分类球面如图3(b)所示。从这两个实验可以看出,本文提出的方法无论对于两类数据还是多类数据,都达到了良好的分类效果。

2 结论

二次规划问题 第9篇

城乡规划在战后时期就主要被认为是一种物质空间形态的规划与设计行为,包括三个相互关联的内容:1)城镇规划是物质空间形态规划;2)城市设计是城镇规划的核心;3)城镇规划需要编制总体规划或规划蓝图,这种蓝图应以统一的精细程度表达城市土地使用和空间形态结构。

由于城镇规划被当作一种物质空间形态设计,被认为是建筑设计的延伸。在二战后早期,大多数城镇规划从业者是“建筑师出身的规划师”,特别强调将城镇规划作为城市设计。在吉伯勒的《城乡规划原理和实践》一书中,作者将整个新城总体规划深化成了详细设计。正如埃里克·里德在1987年表示,城镇规划的实践不是完全依赖经验性研究和理论,规划编制和决策大部分是基于直觉的,或者是那些有关城市形态与布局的过于简单化的美学概念。在如何有效地协调城市丰富的经济与社会生活方面,这些审美概念体现了空间形态决定论者的构思。

2 二战后规划理论的价值取向

2.1 乌托邦式综合规划

乌托邦主义一般而言都是非常典型的注重功能设计的现代主义(如戈涅的工业城市、柯布西耶的阳光城市等),根据这种想法,未来城市依托单一用途的庞大街区进行组织,在不同街区之间有快速干道相连,在形式上表现为均质排列的单纯几何形功能性建筑。

2.2 反城市化的美学思潮

英国城镇规划思想核心中存在着浓厚的保守主义价值取向,即“反城市化”的立场。有两种倾向特别构成了这种逆城市化主义。一方面,尽可能保护和维持城郊和乡村传统居住模式的渴望;另一方面,则是对大城市,特别是在19世纪成长起来的工业城市的厌恶。田园城市理论创立者霍华德和其他许多规划理论家认为,大都市(尤其是大工业城市)充斥了犯罪和暴乱的社会无序现象,是一个丑陋的场所,因而更倾向于倡导一种基于住宅、邻里和小镇的全新城市居住模式。

3 20世纪60年代的城市规划理论

3.1 系统规划理论

1969年刘易斯·吉伯勒写了《城市和区域规划:系统方法》,表达了60年代城市规划思想发生的激进变化,即由传统的物质空间设计规划转向系统规划理论。系统规划将城市看作是一个由不同部分组成的相互关联的整体,包括政治、经济、社会等不同方面。系统规划理论的出现可以被解释为是对传统“物质空间设计”规划理论批评的回应。

3.2 理性过程规划理论

理性过程规划分成五个主要“阶段”。1)通过分析,明确界定哪些问题或目标,以此引发对一项行动规划的需求;2)考虑是否存在可选择的方法来解决问题(或实现目标),如果有,将它们逐一列明;3)是评估那些选择项的可行性,哪一项实现期望目标的可能性最大;4)规划措施的实施;5)规划效果的跟踪,察看是否实现了期望的目标。

系统规划理论和理性过程规划理论标志了现代主义思想的高潮———这是在18世纪欧洲启蒙运动时形成的乐观主义浪潮的顶峰,它们相信使用科学和推理能促进人类社会的进步。

4 20世纪70年代～90年代的规划理论

4.1 城镇规划与自由市场

进入70年代,主导着规划理论领域仍然是系统规划理论和理性过程规划理论,但不久这种规划理论就为一波批评浪潮所动摇。批评主要集中在以下两个方面:

1)程序规划理论因其抽象性和通用性而受到批评———因为它“仅仅”提供了一个延伸的规划定义,没有触及规划在现实中怎样运作或实施的效果如何等话题,因此被批评缺少“内容”或“实质”,“空洞的”或“无聊的”(斯科特和罗维斯,1977年)。2)理性规划模式理论对规划的“行动结果”缺乏足够了解,包括规划和政策能否被实施在内,因而被指责是虚假的,貌似“严谨”的规划理论。

4.2 对规划效果的解说:选择性“政治经济”观点

70年代中期,许多研究过战后规划的城市社会学者假定:规划体系是土地法过程中的一个关键角色(如果不是唯一的关键角色),因此,规划要对生产发展和由此而来的分配效应负责。然而,这一理论受到了许多带有马克思主义社会理论色彩的理论学者的挑战。他们认为,规划人员和其他政府官员作为改变城市的角色,其实际重要性没有管理主义理论所设想的那么大。这主要是因为他们的权力受到了限制和约束,即来自更具基础性、持久性的社会经济力量和社会经济结构的约束,在对规划进行分析时,必须将规划活动放置在其政治经济的背景内。

5 理性规划模式的批判及实施规划理论

5.1 实施理论的出现

第一个公开对理性规划模式提出批判的人是美国学者约翰·佛里德曼(1969年),佛里德曼同时提出了以行动为核心的规划理论,他认为必须在规划的各个阶段同时考虑到实施的可能性,例如在制定规划时必须考虑到是否有可用的资源来落实这些规划、其他人员(例如土地开发商)是否会愿意实施规划以及相关人员或机构是否自愿合作等。

5.2 政治经济、市场与实施

一些规划理论学者在20世纪70年代发展了有关规划的政治经济学里理论,另一些则集中研究规划实施的问题。前者认为,规划运行在一个土地和房产开发都实行市场体系的政治经济环境中,导致规划人员的作为受到限制、约束。例如:皮克万斯在1977年论证了“城市开发的决定因素是极少受到限制的市场力量的运行状况。”

而研究规划实施理论的大部分学者认为,如果城市规划人员希望更高效地实施规划和政策,那么他们就必须学会如何谈判,如何与其他行为主体和机构作交易,包括与私人开发商作交易。换句话说,在一个以自由资本主义为其政治经济背景的社会里,公共部门的规划和政策的实施有赖于规划人员与市场作用高度配合、共同推动。当然,这样做有时可能需要在公共规划的理想上做些让步。

6 新右派式规划理论

6.1 社会民主、古典自由主义复苏与规划问题

自二次世界大战至20世纪70年代中期的30年,英国政治处于社会民主意识形态占据主导地位,它是在无拘无束的资本主义(或古典自由主义式“自由市场”)和原苏联式国家社会主义之间走“中间路线”。具体来说,政府继续接受财产私有制、私有企业和自由市场竞争,将其作为国家经济运行的主要机制,但是为了实现社会期待的目标,如充分就业、同工同酬及更多的社会平等,战后社会民主极大地扩展了政府在监管市场资本主义中的作用。

但与此同时,一些政治理论家和批评家继续呐喊要回到“自由市场”经济。经济学家、政治理论家哈耶克就是其中之一。

6.2 撒切尔主义时期英国的城市规划

撒切尔政府上台后,英国原来的规划体系受到质疑:1)原来的规划体系运作为注重细节所累,牺牲了基本原则,显得缓慢和繁琐,极大地降低了效率,其改进的策略是精简规划程序使之效率更高,关键是在制定规划及控制发展中分辨重大事项与非重大事项,然后对每个事项采取不同的程序,确保发展规划集中解决主要问题,将次要发展项目的申请授权给政府官员办理,扩大那些不太重要的发展项目类型和范围,使其无需规划许可等。2)就规划决策的内容而言,规划管理机构应更多以赞成的眼光看待规划许可的申请,换句话说,规划人员应看到市场主导发展的“积极”面。

7 结语

自1945年以来,城镇规划理论发生了两个最主要的变化:

第一个变化发生在20世纪60年代,传统的城市设计转变为系统理论和理性程序理论,将城镇作为物质或者空间形态结构的观点,被城镇作为不断变化且相互联系的功能系统所取代,原来规划师一直用物质和美学的术语来观察和评价城镇,但现在却从社会生活和经济活动方面来考察他们。在哈维看来,这是空间的社会学概念取代了空间地理学或者形态学概念。

第二个变化发生在20世纪70年代和80年代,表现为规划师角色观念的转变。尤其是从规划师作为技术专家的观点到规划师作为“协调者”的观点转变。在需要作出判断的地方,规划师启发公众思路,提供技巧指导。

摘要：展示了第二次世界大战后几个主要时期西方主流城市规划理论的演变过程,揭示了以传统的城市设计为主的规划理论向系统和理性程序理论转变、规划师的角色转换等两个主要转变,并从社会政治经济背景出发分析其产生及演变的根源。

关键词：第二次世界大战,城市规划理论,演变,城市设计,系统,理性程序

参考文献

[1]林蔚.生态城市规划原则与设计要求[J].山西建筑,2006,32(19):30-31.

二次规划问题 第10篇

随着“西电东送”战略的实施和深化,我国逐步形成了京、沪、穗等多个大型受端系统。受端系统区外供电比例大,空调等恒功率性质负荷比例高,使得电压稳定性问题日益突出[1,2]。

电压稳定性问题本质上是一个动态问题,系统中诸多动态因素均起着重要的作用。其中,负荷特性有着显著的影响[3],负荷模型及参数的准确性已成为制约电力系统电压稳定性分析精度的关键[4]。

感应电动机在电力系统负荷中占有较大比重。在不少电力系统计算分析软件包中,综合负荷均采用感应电动机和静态负荷并联的模型。基于实验实测获取感应电动机的模型参数最为准确,但电力系统中电动机负荷的种类、数量非常多,实测法在应用中受到限制[5]。根据电动机的铭牌数据,如额定功率、额定功率因数、最大电磁转矩等,估算用于电力系统分析计算用电动机模型参数,是一种很有应用前景的方法[5,6,7,8,9,10,11]。

电力系统电磁暂态分析软件ATP/EMTP和PSCAD/EMTDC采用文献[6]所提出的方法计算感应电动机双笼模型参数,但该方法并没有使用电动机最大电磁转矩倍数这一表述电动机过载性能指标的重要参数。文献[5]计及最大电磁转矩倍数,采用迭代方法求解电动机单笼模型参数,计算时近似认为定子电抗Xs等于转子电抗Xr。同样假定Xs=Xr,文献[7,8,9]建立了电动机重要性能指标与铭牌值偏差最小为目标的优化辨识模型,但根据辨识参数计算得到的性能指标并不理想。文献[10,11]考虑了最大电磁转矩、起动转矩和起动电流,采用牛顿-拉夫逊法求解非线性方程组计算得到电动机双笼模型参数,计算时认为定子电阻Rs、电抗Xs与转子内笼参数Rr1、Xr1成比例,得到的电机参数也不理想。可见,如何根据铭牌数据准确地计算电动机模型参数的问题至今并没有得到很好的解决。

本文在分析电动机铭牌数据计算原理的基础上,建立了电动机模型参数优化辨识的新模型。采用序列二次规划SQP(Sequential Quadratic Programming)算法对模型进行求解,得到电动机单笼和双笼模型参数。以多台电动机模型参数的计算为例,验证了模型和算法的科学性。

1 感应电动机模型及铭牌数据

一般而言,绕线式和单笼式电动机采用图1(a)所示单笼模型,深槽式和双笼式电动机采用图1(b)所示双笼模型。为准确模拟起动特性,宜采用双笼模型取代单笼模型[5]。

图1中,Us为感应电动机机端电压;s为滑差;Rs和Xs分别为定子电阻和电抗;Xm为激磁电抗;Rr和Xr分别为单笼模型转子电阻和电抗;Rr1和Xr1分别为双笼模型内笼电阻和电抗;Rr2和Xr2分别为双笼模型外笼电阻和电抗。一般而言,Rr1<Rr2,Xr1>Xr2。起动时,转子电流频率较高,内笼电流小,功率因数低,产生的电磁转矩也较小,外笼起主要作用;正常运行时,转子电流频率降低,内笼电流较大,内笼起主要作用。因而双笼模型可以较为准确地模拟电动机的起动特性[12]。

感应电动机铭牌数据一般包括:额定机械功率Pn(k W),额定电压Un(k V),额定电流In(A),额定转速nn(r/min),额定效率ηn(%),额定功率因数cosθn,最大转矩倍数Km(Km=Tem/Tn,Tem为最大或临界电磁转矩,Tn为额定转矩),堵转或起动转矩倍数Kst(Kst=Tst/Tn,Tst为起动转矩)和堵转或起动电流倍数KIst(KIst=Ist/In,Ist为起动电流)。如果知道Un、nn及模型参数,其他铭牌指标均可通过等值电路求得。

2 单笼模型参数辨识

图1(a)所示感应电动机单笼模型等值电路中忽略了铁芯损耗,模型中有Rs、Xs、Xm、Rr、Xr共5个待辨识参数。铭牌数据中Kst和KIst用于反映感应电动机的起动特性,不适用于电动机单笼模型参数的辨识。感应电动机的有功输入一部分消耗在定子电阻Rs上,剩余大部分电功率通过气隙磁场传递给转子,称为电磁功率Pen。Pen一部分消耗在转子电阻上,如忽略杂耗其余部分为机械输出功率Pn。因此,可按文献[5]的方法先计算出Rs。

电动机铭牌数据中,Un、nn为基本参数。输入功率P1和Q1取决于定子电流和功率因数,Km则是表征电动机过载能力的重要性能指标[12]。因此,本文在辨识中,将定子电流、输入无功功率和最大电磁转矩等于相应的铭牌值作为等式约束条件,将计算效率与铭牌值的相对偏差最小作为目标函数。再考虑到电动机参数都为正实数,形成辨识电动机单笼模型参数X=[Xs,Xm,Xr,Rr]的数学模型如式(1)和式(2)所示。

其中,ηn、In、Q1、Tem根据铭牌数据易知;η(sn)、Is(sn)、Q1(sn)、Te(sm)则可根据辨识得到的等值电路参数计算得到,方法如下。

计算电动机额定滑差sn、额定转矩Tn、最大电磁转矩Tem如式(3)所示。

其中,n1为同步转速(r/min);Ωs为同步机械角速度(rad/s)。

将感应电动机单笼模型的定子阻抗和激磁电抗部分进行戴维南等值,等值阻抗为:

根据戴维南等值电路,计算临界转差率sm:

从感应电动机定子侧看进去的等值阻抗Zm(s)为:

其中,Zr(s)=Rr/s+j Xr为感应电动机转子阻抗。

定子电流Is(s)和转子电流Ir(s)为:

电磁转矩Te(s)为:

根据电动机单笼模型计算得到有功输入功率P1(s)、无功输入功率Q1(s)和机械输出功率Pn(s)为:

将式(3)计算得到的额定滑差sn代入式(7)、式(9),得到对应于sn的定子电流、输入无功功率Q1(sn)和输出机械功率Pn(sn)。将式(5)计算得到的临界滑差sm代入式(8)得到最大电磁转矩Te(sm)。电动机效率η(sn)=Pn(sn)/P1(sn)。

3 双笼模型参数辨识

图1(b)感应电动机双笼模型中共有7个待辨识参数。如果采用求解方程组的方法,需要列写出5个独立的方程,并且需要人工增加2个近似方程[10,11],采用数学优化算法更具优势。

根据上节的分析,仍将模型计算得到的定子电流Is(sn)、无功功率Q1(sn)和最大电磁转矩Te(sm)等于相应的铭牌值作为等式约束条件。为了准确模拟起动特性,本文增加计算起动转矩、起动电流等于铭牌值2个等式约束条件。同样地,仍将模型计算效率与铭牌值的相对偏差最小作为目标函数。再考虑到双笼模型中外笼电阻大于内笼电阻、内笼电抗大于外笼电抗[12],且待辨识的参数都必须是正实数,建立辨识电动机双笼模型参数X=[Xs,Xm,Rr1,Xr1,Rr 2,Xr2]的数学模型如式(10)和式(11)所示。

其中,ηn、In、Q1、Tem、Tst、Ist根据铭牌数据易知;η(sn)、Is(sn)、Q1(sn)、Te(sm)、Tst(1)、Ist(1)则可根据等值电路计算得到,方法如下。

用式(3)计算电动机额定滑差sn、额定转矩Tn、最大电磁转矩Tem。

将感应电动机双笼模型中的内、外笼阻抗Zr1(s)、Zr2(s)等值为转子阻抗Zr(s):

然后,将感应电动机双笼模型的定子阻抗和励磁电抗进行戴维南等值,等值阻抗计算式仍为式(4),双笼模型临界转差的计算式仍为式(5)。从双笼模型等值电路定子侧看进去的等值阻抗Zm(s)仍为式(6),定子电流Is(s)和转子电流Ir(s)的计算式仍为式(7)。

内笼转子电流Ir1(s)和外笼转子电流Ir2(s)的计算式为:

电磁转矩Te(s)的计算式为:

将式(3)计算的额定滑差sn代入式(7)和式(9),得到对应于sn的定子电流、输入无功功率Q1(sn)和输出机械功率Pn(sn)。将临界滑差sm和s=1代入式(15),得到最大电磁转矩Te(sm)和起动转矩Tst(1)。将s=1代入式(7)的第1式,得到起动电流Ist(1)。

4 SQP算法的基本原理

SQP算法由于其强大的非线性处理能力和良好的数值稳定性,在求解非线性优化问题中得到广泛应用[13,14]。其基本思想是在每一迭代步通过求解一个二次规划子问题来确定一个下降方向,以减小价值函数来取得步长,反复迭代直到求得原问题的解。

SQP算法求解非线性约束优化问题的一般数学模型为[14]:

其中,xRn为决策变量,n决策变量个数;f(x)为目标函数;hi(x)和gi(x)分别为等式和不等式约束函数;l和m分别为等式和不等式约束个数。

构造拉格朗日函数:

其中,μ和λ分别为等式和不等式约束的拉格朗日乘子向量。在给定点(xk,μk,λk)后,将约束函数线性化,并对拉格朗日函数进行二次多项式近似,得到下列形式的二次规划子问题[14]:

其中,Wk=W(xk,μk,λk)=▽2xxL(xk,μk,λk);▽f(xk)为f(xk)在xk处的梯度;▽hi(xk)和▽gi(xk)分别为hi(xk)和gi(xk)在xk处的梯度。式(18)的最优解d*可作为原问题的变量x在第k次迭代过程中的搜索方向。

拉格朗日函数二阶导数的真实Hessian阵Wk为:

由于Wk的计算十分繁琐,数学家提出了利用对称正定矩阵Bk替代Wk的SQP法,Bk的选取方法可参考文献[14]。

为保证求解结果的全局收敛性,SQP算法还借助某价值函数来确定沿着搜索方向dk进行搜索的步长αk[14]。得到搜索步长后,SQP算法通过式(20)得到下一个迭代点xk+1。

拉格朗日乘子更新如式(21)所示,SQP算法求解约束优化问题的流程如图2所示。

辨识电动机单笼模型参数X=[Xs,Xm,Rr,Xr]时,变量X初始值如式(22)所示[10]。

辨识电动机双笼模型参数X=[Xs,Xm,Rr1,Xr1,Rr2,Xr2]时,Rr1、Xm、Xs、Xr的初值同单笼模型的Rr、Xm、Xs、Xr;Rr2、Xr1、Xr2的初始值如式(23)所示[10]。

辨识得到电动机模型参数后,以额定电压Un和额定机械功率Pn为基准值,将参数有名值归算为标幺值。根据式(24)计算电动机惯性时间常数Tj[12]。

其中,J为电动机的转动惯量。

5 算例

表1给出了6台感应电动机的铭牌数据,表中,Ωn、p分别为电动机的额定机械转速与极对数。采用提出的辨识模型和算法,计算得到各电动机单笼和双笼模型参数见表2和表3,表中电阻、电抗均为标幺值,后同。

根据表2和表3辨识得到的模型参数计算电动机各项性能指标,计算指标与铭牌指标的比较见表4和表5。可见,除起动参数外,单笼模型能准确反映电机的工作特性;双笼模型各项计算数据均与铭牌数据吻合。

记本文、文献[5]和文献[10]提出的方法分别为法1、法2和法3,以1400 k W和1 250 k W电动机为例,3种方法计算得到的单笼模型参数比较见表6,性能指标比较见表7。法1和法3计算得到的电动机双笼模型参数比较见表8,性能指标比较见表9。可见,本文得到的性能指标更接近铭牌数据。

6 结论

a.感应电动机模型参数辨识中,常近似认为定子参数与转子参数成比例,这一做法会造成一定的误差。

b.本文提出基于铭牌数据辨识电动机模型参数的优化模型,模型以计算效率偏差最小为目标,以电动机定子电流、输入无功、最大电磁转矩和起动参数等于铭牌值为约束条件,采用SQP算法进行求解。所求得的电动机参数能够很好地反映电动机的各项性能指标。

c.与其他方法的对比研究表明,本文方法得到的电动机模型参数能更准确地反映感应电动机的工作特性。

摘要：为克服基于铭牌数据辨识电动机模型参数时人工增加近似约束条件的不足,提出新的辨识电动机单笼和双笼模型参数的优化数学模型。该模型以计算效率偏差最小为目标,以电动机定子电流、输入无功、最大电磁转矩和起动参数等重要性能指标等于铭牌值为约束条件,并采用序列二次规划算法进行求解。算例验证了所提模型和算法的科学性。与其他方法的比较表明,采用所提模型与算法计算得到的模型参数能够更好地反映电动机的工作特性。