Исследование проблем математического моделирования и принятия решений в сложных системахНИР

A study of mathematical modeling of problems and decision-making in complex systems

Соисполнители НИР

МГУ имени М.В. Ломоносова Координатор

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Исследование проблем математического моделирования и принятия решений в сложных системах
Результаты этапа: Построена и исследуется модель совершенной конкуренции на сетевом рынке однородного товара. Рассматриваемая структура модели строится как математическая модель принятия решений в ситуации с неопределенностью на существующем рынке энергетических ресурсов: природного газа, нефти и электроэнергии. Задача выбора состава включенного генерирующего оборудования сформулирована как задача минимизации стоимости работы, пусков и остановов генераторов при наличии общесистемных ограничений баланса генерации и потребления с учетом потерь в сети и ограничений на максимальные потоки мощности по группам линий электропередач. Продолжен теоретико-игровой анализ правил ранжирования рекламодателей в поисковых системах. Проанализированы с позиций теории игр правила геопозиционного аукциона, а также позиционных аукционов с возможностью двухэтапного ранжирования, в том числе в случае коэффициента кликабельности, зависящего от рекламодателя. Проведен анализ наличия равновесия в честных стратегиях. Рассмотрены схема Викри-Кларка-Гроувза и ее обобщение с учетом коэффициентов влияния рекламодателей на кликабельность позиции, и схема Викри. В задаче оптимизации анизотропных свойств упругих стержней известно, что существует оптимальная матрица из класса матриц поворота с растяжением. Показано, что оптимальная конструкция стержня должна использовать два вида материалов, разделенных криволинейной поверхностью, а для некоторых функционалов материал оптимальной конструкции изотропен. Разработан метод оценки сверху стоимости бесконечного опционов американского двустороннего опциона Марграбе и имеющий ограниченный срок действия. Изучены параметры для оптимальной конструкции криогенной установки, использующейся в процессе охлаждения лазерной мишени типа HiPER до сверхнизких температур. Предложены условия локальной сверхлинейной сходимости метода LP-Newton применительно к кусочно-гладким уравнениям с ограничениями и, в частности, к переформулировкам комплементарных систем и к задаче поиска обобщенного равновесия Нэша. Разработаны новые стратегии глобализации сходимости стабилизированного метода последовательного квадратичного программирования, основанные на одномерном поиске для точных гладких штрафных функций. Предложен метод расчета резервов произошедших но не заявленных убытков, основанный на методе случайных лесов. Проведено исследование причин расхождения исторических и теоретических причин фьючерсных цен на индексы МТС и ММВБ. Предложена математическая модель, позволяющая учесть выявленное расхождение при моделировании фьючерсных цен в рамках задачи оценки рисков портфеля производных финансовых инструментов. Исследовались теоретико-игровые модели биржевых торгов с обобщенным механизмом заключения сделки
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Исследование проблем математического моделирования и принятия решений в сложных системах
Результаты этапа: Постановлена задача оптимизации пропускных способностей для произвольного сетевого рынка, в которой функции спроса потребителей отражают возможности увеличения общественного благосостояния за счет снижения цены энергоресурса на локальных рынках. Оптимизируется общественное благосостояние, включающее прибыли производителей, потребителей и транспортной системы. Для рынков с древовидной структурой предложен метод переноса балансов спроса-предложения в корневой узел и расчета равновесия многоузлового рынка. Поставлена математическая модель решения проблемы соблюдения техники безопасности на угледобывающем предприятии. Используется теоретико-игровой подход для проектирования эффективной управляющей структуры. Предложена модель защиты объекта, в которой противодействующие стороны использовали несколько видов средств нападения и защиты. Показано, что оптимальной стратегией защиты является ее чистая максиминная стратегия, а оптимальная смешанная стратегия нападения состоит в выборе с определенными вероятностями только одного из своих средств. Поиск оптимальных стратегий игроков сведен к решению задач линейного программирования. Задача оценки стоимости акции и выбора момента для ее прогноза на два шага вперед сведена к задаче преследования корабля бомбардировщиком и указан способ построения оптимальных смешанных стратегий инвестора и природы на основе решения уравнения Беллмана. Разработана и внедрена методика определения резервов активной мощности в энергосистеме РФ, которые не могут быть полностью выданы в связи с действием системных ограничений («невыпускаемых» резервов). Определение объема невыпускаемых резервов осуществляется при планировании и определении фактического объема резервов вторичного регулирования (РВР), резервов третичного регулирования (РТР) на загрузку. Предложен метод последовательно квадратичного программирования, стабилизированный вдоль подпространства, использующие экономичные способы аппроксимации подпространства вырожденности нелинейного отображения.
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Исследование проблем математического моделирования и принятия решений в сложных системах
Результаты этапа: В области методов оптимизации транспортных систем разработаны новые алгоритмы для расчета оптимальных параметров сетей с древовидной структурой. Их трудоемкость квадратично зависит от числа узлов, что позволяет эффективно исследовать модели энергетических рынков с несколькими сотнями узлов.Для повторяющихся игр со скользящими горизонтами планирования получены достаточные условия существования равновесий, реализующих Парето-оптимальные исходы.На этой основе предложена модель заключения эффективных международных соглашений в области ограничения загрязнения окружающей среды. Проведен теоретико-игровой анализ задачи формирования оптимальной контролирующей структуры. Получены правила расчета оптимальных интенсивностей проверок и ревизий с учетом штрафов за нарушения и показателей точности проверок привлекаемых инспекторов. Описана и исследована модель оптимального выбора инспекторов из нескольких групп кандидатов с различными характеристиками. Продолжен теоретико-игровой анализ различных моделей, в том числе моделей голосования. Для топливно-энергетических систем предложены показатели оценки компромисса между обеспечением потребления и работой в критических режимах. В области численных методов оптимизации разработана специальная схема глобализации сходимости метода Левенберга-Марквардта для системы условий оптимальности Лагранжа, основанная на одномерном поиске для точной гладкой штрафной функции задачи оптимизации. Предложена модель рынка, в которой цены на актив являются неопределенными факторами, принимающими значения из отрезка. Изучена задача оценки влияния технологических изменений на валовый внутренний продукт и благосостояние в системе с одним продуктом и несколькими производителями. Доказано существование ситуации, когда технологические изменения ведут к повышению благосостояние при одновременном снижении валового внутреннего продукта
4 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Исследование проблем математического моделирования и принятия решений в сложных системах
Результаты этапа: В задаче оптимизации регулирования рынка электроэнергии разработан метод переноса балансов спроса-предложения, который решает вспомогательную задачу с фиксированным набором расширяемых линий передачи для графов с древовидной структурой. Исследован метод выявления и анализа слабых мест электроэнергетической системы. Разработана постановка задачи выбора состава включенного генерирующего оборудования (ВСВГО) для снабжения электроэнергией потребителей в отдаленных районах, не присоединенных к единой энергосистеме России, с учетом использования возобновляемых источников электроэнергии. Разработан метод оценки снизу стоимости стандартного американского опциона, имеющего ограниченный срок действия. Для бесконечного американского стрэнгл-опциона предложен метод дифференциальных уравнений, позволяющий найти оценку опциона в общем случае. Найдены формулы для стоимости опциона. Для систем нелинейных уравнений решение сведено к решению одного нелинейного уравнения. Разработаны новые средства подавления эффекта притяжения ньютоновских методов к критическим множителям Лагранжа задач условной оптимизации, который является известной причиной потери этими методами сверхлинейной скорости сходимости. Исследована задача составления допустимого многопроцессорного расписания с прерываниями при заданных директивных интервалах и дополнительных, помимо процессоров, ресурсах. Разработан алгоритм построения допустимого расписания. Разработан алгоритм составления расписания для неоднородного набора заданий в системе с несколькими идентичными процессорами и не возобновляемым ресурсом. Дано решение задачи деградации торцов топливного ядра в цилиндрических мишенях в процессе доставки таких мишеней в центр рабочей камеры.
5 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Исследование проблем математического моделирования и принятия решений в сложных системах
Результаты этапа: В задаче оптимизации регулирования рынка электроэнергии разработан метод переноса балансов спроса-предложения, который решает вспомогательную задачу с фиксированным набором расширяемых линий передачи для графов с древовидной структурой. Исследован метод выявления и анализа слабых мест электроэнергетической системы. Разработана постановка задачи выбора состава включенного генерирующего оборудования (ВСВГО) для снабжения электроэнергией потребителей в отдаленных районах, не присоединенных к единой энергосистеме России, с учетом использования возобновляемых источников электроэнергии. Разработан метод оценки снизу стоимости стандартного американского опциона, имеющего ограниченный срок действия. Для бесконечного американского стрэнгл-опциона предложен метод дифференциальных уравнений, позволяющий найти оценку опциона в общем случае. Найдены формулы для стоимости опциона. Для систем нелинейных уравнений решение сведено к решению одного нелинейного уравнения. Разработаны новые средства подавления эффекта притяжения ньютоновских методов к критическим множителям Лагранжа задач условной оптимизации, который является известной причиной потери этими методами сверхлинейной скорости сходимости. Исследована задача составления допустимого многопроцессорного расписания с прерываниями при заданных директивных интервалах и дополнительных, помимо процессоров, ресурсах. Разработан алгоритм построения допустимого расписания. Разработан алгоритм составления расписания для неоднородного набора заданий в системе с несколькими идентичными процессорами и не возобновляемым ресурсом. Дано решение задачи деградации торцов топливного ядра в цилиндрических мишенях в процессе доставки таких мишеней в центр рабочей камеры.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".