運籌學(xué)大作業(yè)實驗報告

運籌學(xué)大作業(yè)報告運籌學(xué)大作業(yè)報告2015.12目錄前言 2問題描述 3實驗過程 3一． 問題分析 3二． 建立模型 31.建立模型目標(biāo)： 32.模型約束條件 4三． 模型求解 51. 預(yù)處理 52. 中間過程 73. 算法實現(xiàn) 84. 求解結(jié)果 8結(jié)果分析 9實驗總結(jié) 9

前言本次大作業(yè)是為了幫助我們順利完成有關(guān)《運籌學(xué)》課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)。在先期，翟老師帶領(lǐng)我們進行了《運籌學(xué)》理論課程的學(xué)習(xí)，不僅使我們了解和掌握了運籌學(xué)的相關(guān)知識，而且讓我們認(rèn)識到運籌學(xué)的現(xiàn)實意義，認(rèn)識到現(xiàn)代社會數(shù)學(xué)與人們生產(chǎn)、生活之間的緊密聯(lián)系和對人們生產(chǎn)、生活的巨大促進作用。然而，與此同時，現(xiàn)代社會同時是一個計算機時代，我們只擁有理論知識還不夠，必須把理論知識和計算技術(shù)結(jié)合起來，這樣才能進一步提高生產(chǎn)力。我相信這也是老師要求我們做這次試驗的目的和初衷。在實驗中，我們主要是利用lingo軟件進行相關(guān)試驗，其要求我們能夠根據(jù)給出的問題，進行分析、建模和求解。通過完成各項實驗任務(wù)，使我們得以鞏固已有的理論課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，為將來進一步的學(xué)習(xí)和實際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

問題描述電動車最優(yōu)充電模式假設(shè)一個小區(qū)的電動汽車充電服務(wù)商為這個小區(qū)中的100輛電動汽車提供充電服務(wù)，集中調(diào)度電動汽車充電，在滿足用戶第二天行駛需求的前提下，降低充電費用。假設(shè)電動汽車每天只能在家中（前一天到家時間和第二天離家時間之間）接入電網(wǎng)，車輛電池容量為33kWh，充電功率上限為3kW，行駛里程和能量消耗成線性關(guān)系，每千瓦時的電能可以行駛6.7km，為保證電池不要因為過度放電導(dǎo)致壽命損耗，限定電池電量下限值為其容量的10%，調(diào)度步長為15min。同時，為保證電動汽車充電負荷不會導(dǎo)致小區(qū)線路過載，限定同時充電的車輛不超過20輛?，F(xiàn)在已知100輛車的前一天的到家時間、第二天的離家時間、前一天到家時的能量、第二天的預(yù)計行駛距離和分時電價。以充電服務(wù)商總充電費用最小為目標(biāo)，制定集中式車輛充電調(diào)度策略。實驗過程問題分析仔細分析該題目，我們提煉出以下幾點條件：車輛電池容量為33kWh，充電功率上限為3kW：在計算時統(tǒng)一使用最大功率進行充電，來增加充電效率。每千瓦時的電能可以行駛6.7km，電池電量下限值為其容量的10%：用戶在滿足第二天行駛里程需求后，到家時剩余的電量要多于10%。如由以上兩點判斷車輛是否需要充電以及充電的時長，用公式表示為：所需充電時間（小時）＝(行駛距離/(??.??)－(初始能量－????%)×電池容量)/??調(diào)度步長為15min：將用戶在家的時間分段，并且在每一時間段內(nèi)車輛只有充電和不充電兩種狀態(tài)。同時充電的車輛不超過20輛：每個時間段內(nèi)同時充電的車輛數(shù)小于等于20。由如上可以確定需要充電的時間段數(shù)：即為時間計算結(jié)果乘以4并向上取整建立模型1.建立模型目標(biāo)：電價在不同時段有所不同，因此需要盡可能安排車輛在電價便宜的時間段內(nèi)充電，來使得總費用最小即：min由已知，100輛車最早回家時間是下午三點，最晚離開時間是上午十一點，期間一共是20個小時，以十五分鐘為步長，則可分為80個時間段；經(jīng)過判斷可知有62輛車輛需要充電，因此目標(biāo)函數(shù)只需計算這62輛車的充電費用總和。??_i是第i個時間段內(nèi)的電價，??_(??,??)表示第i輛車在第j個時間段內(nèi)是否充電。2.模型約束條件1）第i輛車充電的總時間段數(shù)需大于或等于所需充電時間段數(shù)：i=0792)第j個時間段內(nèi)正在充電的車輛總數(shù)需小于或等于同時充電車輛的上限值，即j=0613)所得結(jié)果表示為:Bi,j=4)車輛充電時應(yīng)在家Bi,j(??_(??,??)為表示第i輛車在第j個時間段內(nèi)是否在家的0,1矩陣)

模型求解整體求解過程流程圖如下：算法實現(xiàn)：使用Lingo算法實現(xiàn)：使用Lingo軟件編程求解線性規(guī)劃中間過程：將預(yù)處理后數(shù)據(jù)粘貼至txt文檔方便Lingo讀取預(yù)處理：在excel中對數(shù)據(jù)進行批量預(yù)處理預(yù)處理所需充電時間（小時）＝(行駛距離/(??.??)－(初始能量－????%)×電池容量)/??其中，初始能量和行駛距離在表中給出，電池容量已知為33，因此可利用Excel中的公式對已知數(shù)據(jù)進行批量處理。對所得小時數(shù)乘以4并向上取整得到需要充電的時間段數(shù)。對于某些得數(shù)小于0，則說明該車輛不需要充電。在Excel中新增一行，使用If公式進行判斷，并顯示“需要”或“不需要”處理結(jié)果：經(jīng)過篩選，得到需要充電的車輛數(shù)為62，在后續(xù)計算中僅對這62輛車的充電調(diào)度問題進行計算。

中間過程建立4個txt文本文檔，將Excel處理所得結(jié)果復(fù)制粘貼到文檔中。其內(nèi)容分別為：1）“charegetime.txt”為每輛電動汽車所需充電時間段數(shù)，為62個元素的列向量2）“maxcar.txt”為小區(qū)線路負載限制，即同時允許充電的最大汽車數(shù)目。為80個元素的列向量，且值均為20.3）“price.txt”為分時電價，為80個元素的列向量，儲存各時間段電價值。4）“S.txt”為汽車在家與否的狀態(tài)矩陣，共62行80列，在家則值為1，不在家為0.建立Excel文件result.xls，用于存放充電調(diào)度決策矩陣，即最終求解結(jié)果。充電則值為1，不充電為0處理結(jié)果：算法實現(xiàn)求解結(jié)果結(jié)果分析實驗總結(jié)通過此次運籌學(xué)實驗，我們小組成員有極大的收獲：在一學(xué)期為數(shù)不多的實驗過程中，不僅對運籌學(xué)的有關(guān)知識有了進一步的掌握，而且學(xué)會了通過建立模型解決實際生活中的相關(guān)問題。對問題的分析、建模、求解鍛煉了我們的思考能力，同時提高了分析、解決問題的能力，也更加了解和熟悉了lingo求解的強大功能，提高了我們的計算機應(yīng)用水平。

同時，我們小組在此次試驗中也存在一些不可避免的問題和不足。例如，在分析問題時，設(shè)置變量沒有清晰的思路；在列約束條件時粗心大意出現(xiàn)差錯，導(dǎo)致最終結(jié)果的錯誤從而影響實際問題解決的效果，因此，我們在這方面應(yīng)該加以注意和改正，在進行建模求解時細心耐心。除此，我們小組成員也對此門課程提出了一些我們的建議：首先，此