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基于蚁群算法的PPP项目多目标优化决策

主题:任意值相加等于目标值 下载地址:论文doc下载 原创作者:原创作者未知 评分:9.0分 更新时间: 2024-04-13

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任意值相加等于目标值论文

目录

  1. 任意值相加等于目标值:陈安之成功学全集:成功等于目标

(扬州职业大学,江苏 扬州 225002)

摘 要:针对PPP项目政府部门和私营企业的双向资金流入和收益来源的多样化,文章从如何选取最优方案获得最大收益的角度分析收益的多目标性,建立了一个新的基于多目标0-1规划的PPP项目决策数学模型,并给出蚁群算法求解方式,最后将其运用到PPP项目算例中,得出PPP项目决策的一个较好方案,证实了模型的可行性.

关键词:PPP项目;多目标;蚁群算法;最优方案;数学模型;项目决策

中图分类号:TP301     文献标识码:A     文章编号:1009-2374(2014)35-0026-02

1 PPP项目决策问题

PPP(Public-Private Partnerships)模式将公共部门与私人部门以伙伴关系结合到一起,相互取长补短,发挥各自优势,进行风险分担.由于项目参与方收益来源目标定位的差异,导致决策制定的复杂性.对于PPP项目的决策问题,寻求一种公私双方投资合理配比、收益总体量化值最大化的决策方案,目前采用的方法主要包括参考文献[1]运用实物期权理论对PPP项目决策建立数学模型进行评价研究,但是没有从目标层次去讨论PPP项目特有的多个目标情况下决策方案的选择;参考文献[2]运用权重敏感性分析权重的变化解决PPP项目多目标决策问题,但是没有给出数学模型,问题解决不具有一般性;参考文献[3]虽然建立模型的合作投资有利于项目总风险降低,但是没有明确给出最优方案如何选取.同时,将各效益目标属性合理归类统一,也是最优方案选取的必要保证.有鉴上述,本文从PPP项目自身的特点出发,建立了适用于的PPP项目决策多目标0-1规划模型.

2 PPP项目决策多目标0-1规划数学模型

2.1 目标类型统一化

目标F(各个分项目标fi,i等于1,2,3,等,n)根据特性分为效益型、成本性、固定型等(其中效益型目标越大越好,成本型目标越小越好,固定型目标越接近某个固定值越好).对于PPP项目多目标决策问题,给定m个方案n个目标.记收益来源属性集合为A(各个属性aj,j等于1,2,3,等,n),给定的决策方案集合为B(各个决策方案bj,j等于1,2,3,等,n),可得一个方案/属性矩阵U(各个方案对应的属性uij;i等于1,2,3,等,n;j等于1,2,3,等,n),由于下文将要介绍运用蚁群算法对该问题求解,故将决策方案均转化为蚁群算法适用的成本性目标.得新决策矩阵C(各个子值cij;i等于1,2,3,等,n;j等于1,2,3,等,n).得新矩阵V(各个子值vij;i等于1,2,3,等,n;j等于1,2,3,等,n).

2.2 PPP项目决策多目标0-1规划模型

参照二进制的定义原则,对应这类PPP项目多目标决策问题,我们设定,当第bi种方案被选中时,令xi等于1;当第bi种方案未被选中时,令xi等于0.

根据前面的叙述,要得到一个方案/属性矩阵U(各个方案对应的属性uij;i等于1,2,3,等,n;j等于1,2,3,等,n),在此把目标类型统一化,得到的决策矩阵为:uij;i等于1,2,3,等,n;j等于1,2,3,等,n).

可得PPP项目决策多目标0-1规划模型为:

这个PPP项目决策多目标0-1规划模型是在以前纯数学0-1整数规划模型的基础上,根据建筑类问题的特殊性,加上PPP项目的自身特征建立起来的,既具备一般化的共性特征,也具备PPP项目自身的个性特征,形式也较简单,易于计算,具有未来推广的一般性.当然,理想化程度也较高,未来还需要做出更多的修正.

3 基本蚁群算法模型

3.1 构造罚函数

对于一般的多目标0-1规划数学模型,使得所有目标都达到最佳化的最优解往往并不存在.所以,一般所要求的都是非劣解(或称有效解/Pareto解).为对模型(1)进行求解,首先将问题转化为无约束模式,一般可采用罚函数的方法,这里选用较简单的和形式构造普通求极小值的罚函数(0与目标约束到1的差值).

则前述的多目标0-1规划模型就可转化为无约束问题,求最大值Z,约束是uij-Mf,先对uij,对j求和,再与Mf求差值,j等于1,2,3,等,n.其中,M为充分大正数.

3.2 蚁群算法求解步骤

蚁群算法(ACO)模拟真实蚂蚁的协作过程,模型中用到的变量和常数有:m等于蚂蚁个数,nij等于边弧(i,j)的能见度,Tij等于边弧(i,j)的轨迹强度,等于蚂蚁K于边弧(i,j)上留下的单位轨迹信息素数量.模型为:Tij[Tij等于Q/Zk,若(i,j)在最优路径上Zk为目标函数值;Tij等于0,其他情况].

蚁群算法的主要步骤为:

Step1:nc→0(nc为迭代步数或搜索次数):Tij和Tij初始化:将m个蚂蚁置于n个顶点上.

Step2:设置每个蚂蚁对各变量的初始组合;对每个蚂蚁计算对应变量组合的最小值;计算变量组合的差异;计算转移变量是否进行组合交换;若交换,则将组合i用j替代,增加j变量的信息素.

Step3:计算各蚂蚁的目标函数值Z;记录当前的最好解.

任意值相加等于目标值:陈安之成功学全集:成功等于目标

Step4:按更新方程修改轨迹强度.

Step5:对各边弧(i,j),置Tij→0;nc→nc+1.

Step6:若nc<预定的迭代次数且无退化解行为,则转回Step2.

Step7:输出目标的最好解.

4 PPP项目仿真算例

本文选用参考文献[2]中给出的算例:某地拟采用PPP模式建一水坝项目,该项目采用限额设计方式,主要有防洪、发电、旅游、航运、渔业、灌溉等收益来源,现有5个方案供选择,收益来源记为(a1,a2,a3,a4,a5,a6)6个属性,通过专家对各方案中属性值的评估,得到各方案的属性值的矩阵为:uij等于[8,120,15,36,16,6;10,108,12,40,18,10;9,112,16,35,12,9;10,132,9,24,6,5;2,116,10,25,8,8].

分析收益目标来源,可得洪水量属性值越小越好为成本性目标,发电量、旅游业属性值越大越好为效益性目标,而航运、渔业、灌溉量均有一个最佳值(分别为30,10,8)为固定性目标.从而可得多目标0-1规划模型目标函数为:

min f1等于8x1+10x2+9x3+10x4+2x5

max f2等于120x1+108x2+112x3+132x4+116x5

max f3等于15x1+12x2+16x3+9x4+10x5

min f4等于36x40x2+35x3+24x4+25x5-30

min f5等于16x1+10x2+9x3+5x4+8x5-8

其中约束条件比较简单,是对xi求和(i等于1,等,5)使其结果为1.

为了符合蚁群算法研究方式,将效益型目标f2、f3转化为成本型,这里选取对Uij先求和得到的值与自身求比值,算出来的结果代入模型(2)中,则得原目标系数矩阵的等价矩阵为:[8,10,9,10,2;4.9,5.444,5.25,4.455,5.069;4.13,5.17,3.88,6.89,6.2;36,40,35,24,25;6,10,9,5,8].运用蚁群算法求解得x1等于0,x2等于0,x3等于0,x4等于0,x5等于1.故应选择方案5.这个算例从实际操作的角度显示了模型的可操作性和合理性.该方法相比于参考文献[2]中给出的方案,更显简单、直观、明确.运用蚁群算法在这个领域还是一个尝试,需要实践和时间的检验,让其进一步完善.

5 结语

本文建立了PPP项目决策多目标0-1整数规划模型,为方案决策提供了一个新方法.当方案目标属性确定后,运用文中方法,通过蚁群算法,很快就可以得到一个较好方案.相比其他方法,更加明确、直观.但作为一种新方法,今后还需进一步完善.

参考文献

[1] 杨璐.基于实物期权的PPP项目投资决策研究[D].浙江大学,2008.

[2] 韩亚品,蒋根谋.基于权重敏感性分析的PPP项目多目标决策分析[J].商场现代,2009,(4).

[3] 黄怿炜.PPP项目评价方法与决策研究[D].同济大学,2007.

[4] 崔雪丽,马良.多目标0-1规划的蚂蚁优化算法[J].计算机应用与软件,2007,24(7).

[5] 马良,朱刚,宁爱兵.蚁群优化算法[M].北京:科学出版社,2007.

作者简介:刘荣自(1985-),女,安徽舒城人,扬州职业大学土木工程学院助教,硕士,研究方向:工程管理;史晓燕(1974-),女,江苏泰州人,扬州职业大学土木工程学院副教授,研究方向:建筑设计;赵丽华(1978-),女,河北张家口人,扬州职业大学土木工程学院讲师,硕士,研究方向:设计艺术学(室内方向).

总结:主要论述了目标等于论文范文相关参考文献文献

任意值相加等于目标值引用文献:

[1] 查重率等于引用率加抄袭率吗
[2] 重复率等于抄袭率加引用率
[3] 万方查重10等于知网多少
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