運籌學大作業(yè)實驗報告

運籌學大作業(yè)報告運籌學大作業(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： 32.模型約束條件 4三． 模型求解 51. 預處理 52. 中間過程 73. 算法實現 84. 求解結果 8結果分析 9實驗總結 9

前言本次大作業(yè)是為了幫助我們順利完成有關《運籌學》課程內容的學習。在先期，翟老師帶領我們進行了《運籌學》理論課程的學習，不僅使我們了解和掌握了運籌學的相關知識，而且讓我們認識到運籌學的現實意義，認識到現代社會數學與人們生產、生活之間的緊密聯(lián)系和對人們生產、生活的巨大促進作用。然而，與此同時，現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結合起來，這樣才能進一步提高生產力。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軟件進行相關試驗，其要求我們能夠根據給出的問題，進行分析、建模和求解。通過完成各項實驗任務，使我們得以鞏固已有的理論課程學習內容，為將來進一步的學習和實際應用打下基礎。

問題描述電動車最優(yōu)充電模式假設一個小區(qū)的電動汽車充電服務商為這個小區(qū)中的100輛電動汽車提供充電服務，集中調度電動汽車充電，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，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致壽命損耗，限定電池電量下限值為其容量的10%，調度步長為15min。同時，為保證電動汽車充電負荷不會導致小區(qū)線路過載，限定同時充電的車輛不超過20輛?，F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、第二天的預計行駛距離和分時電價。以充電服務商總充電費用最小為目標，制定集中式車輛充電調度策略。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)/??調度步長為15min：將用戶在家的時間分段，并且在每一時間段內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：每個時間段內同時充電的車輛數小于等于20。由如上可以確定需要充電的時間段數：即為時間計算結果乘以4并向上取整建立模型1.建立模型目標：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；經過判斷可知有62輛車輛需要充電，因此目標函數只需計算這62輛車的充電費用總和。??_i是第i個時間段內的電價，??_(??,??)表示第i輛車在第j個時間段內是否充電。2.模型約束條件1）第i輛車充電的總時間段數需大于或等于所需充電時間段數：i=0792)第j個時間段內正在充電的車輛總數需小于或等于同時充電車輛的上限值，即j=0613)所得結果表示為:Bi,j=4)車輛充電時應在家Bi,j(??_(??,??)為表示第i輛車在第j個時間段內是否在家的0,1矩陣)

模型求解整體求解過程流程圖如下：算法實現：使用Lingo算法實現：使用Lingo軟件編程求解線性規(guī)劃中間過程：將預處理后數據粘貼至txt文檔方便Lingo讀取預處理：在excel中對數據進行批量預處理預處理所需充電時間（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中的公式對已知數據進行批量處理。對所得小時數乘以4并向上取整得到需要充電的時間段數。對于某些得數小于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”處理結果：經過篩選，得到需要充電的車輛數為62，在后續(xù)計算中僅對這62輛車的充電調度問題進行計算。

中間過程建立4個txt文本文檔，將Excel處理所得結果復制粘貼到文檔中。其內容分別為：1）“charegetime.txt”為每輛電動汽車所需充電時間段數，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，用于存放充電調度決策矩陣，即最終求解結果。充電則值為1，不充電為0處理結果：算法實現求解結果結果分析實驗總結通過此次運籌學實驗，我們小組成員有極大的收獲：在一學期為數不多的實驗過程中，不僅對運籌學的有關知識有了進一步的掌握，而且學會了通過建立模型解決實際生活中的相關問題。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，設置變量沒有清晰的思路；在列約束條件時粗心大意出現差錯，導致最終結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