A balanced layout problem of cylinders in a cylindrical container of the minimal radius
We study a balanced layout problem of a collection of homogeneous circular cylinders onto the given bearing plates of a cylindrical container of minimal radius taking into account behavior constraints. We consider a reduced model of a spacecraft as the mechanical system. The latter is formed by mea...
Збережено в:
| Дата: | 2015 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2015
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/40261 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Energy Technologies & Resource Saving |
Репозитарії
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-40261 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| collection |
OJS |
| language |
Russian |
| topic |
balanced layout cylinders behavior constraints mathematical modeling nonlinear programming УДК 519.85 равновесная компоновка цилиндры ограничения поведения математическое моделирование нелинейное программирование УДК 519.85 рівноважна компоновка циліндри обмеження поведінки математичне моделювання нелінійне програмування УДК 519.85 |
| spellingShingle |
balanced layout cylinders behavior constraints mathematical modeling nonlinear programming УДК 519.85 равновесная компоновка цилиндры ограничения поведения математическое моделирование нелинейное программирование УДК 519.85 рівноважна компоновка циліндри обмеження поведінки математичне моделювання нелінійне програмування УДК 519.85 Панкратов, А. В. Романова, Т. Е. Коваленко, А. А. A balanced layout problem of cylinders in a cylindrical container of the minimal radius |
| topic_facet |
balanced layout cylinders behavior constraints mathematical modeling nonlinear programming УДК 519.85 равновесная компоновка цилиндры ограничения поведения математическое моделирование нелинейное программирование УДК 519.85 рівноважна компоновка циліндри обмеження поведінки математичне моделювання нелінійне програмування УДК 519.85 |
| format |
Article |
| author |
Панкратов, А. В. Романова, Т. Е. Коваленко, А. А. |
| author_facet |
Панкратов, А. В. Романова, Т. Е. Коваленко, А. А. |
| author_sort |
Панкратов, А. В. |
| title |
A balanced layout problem of cylinders in a cylindrical container of the minimal radius |
| title_short |
A balanced layout problem of cylinders in a cylindrical container of the minimal radius |
| title_full |
A balanced layout problem of cylinders in a cylindrical container of the minimal radius |
| title_fullStr |
A balanced layout problem of cylinders in a cylindrical container of the minimal radius |
| title_full_unstemmed |
A balanced layout problem of cylinders in a cylindrical container of the minimal radius |
| title_sort |
balanced layout problem of cylinders in a cylindrical container of the minimal radius |
| title_alt |
Задача равновесной компоновки цилиндров в цилиндрическом контейнере минимального радиуса |
| description |
We study a balanced layout problem of a collection of homogeneous circular cylinders onto the given bearing plates of a cylindrical container of minimal radius taking into account behavior constraints. We consider a reduced model of a spacecraft as the mechanical system. The latter is formed by means of a cylindrical container with placed objects (technical equipment) onto the given bearing plates. Behavior constraints include dynamic equilibrium, moments of inertia, stability constraints. A mathematical model of the problem is constructed in the form of nonlinear programming problem, using phi-functions. We develop the efficient algorithm, involving the multistart method, an algorithm for constructing a set of feasible starting points and IPOPT to solve nonlinear programming problems. In order to simplify a nontrivial procedure of searching for a feasible starting point we apply a special algorithm, which is based on homothetic transformations of circles. The proposed solution method allows us: to search for local optimal solutions for the balanced layout problem of cylinders in a cylindrical container of the minimal radius, improve a convergence of the local optimization and reduce the computational time. We present a number of known benchmark instances to demonstrate the high efficiency of our approach. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2015 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/40261 |
| work_keys_str_mv |
AT pankratovav abalancedlayoutproblemofcylindersinacylindricalcontaineroftheminimalradius AT romanovate abalancedlayoutproblemofcylindersinacylindricalcontaineroftheminimalradius AT kovalenkoaa abalancedlayoutproblemofcylindersinacylindricalcontaineroftheminimalradius AT pankratovav zadačaravnovesnojkomponovkicilindrovvcilindričeskomkontejnereminimalʹnogoradiusa AT romanovate zadačaravnovesnojkomponovkicilindrovvcilindričeskomkontejnereminimalʹnogoradiusa AT kovalenkoaa zadačaravnovesnojkomponovkicilindrovvcilindričeskomkontejnereminimalʹnogoradiusa AT pankratovav balancedlayoutproblemofcylindersinacylindricalcontaineroftheminimalradius AT romanovate balancedlayoutproblemofcylindersinacylindricalcontaineroftheminimalradius AT kovalenkoaa balancedlayoutproblemofcylindersinacylindricalcontaineroftheminimalradius |
| first_indexed |
2024-09-01T17:35:30Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:35:30Z |
| _version_ |
1809016035124183040 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-402612015-06-05T16:17:00Z A balanced layout problem of cylinders in a cylindrical container of the minimal radius Задача равновесной компоновки цилиндров в цилиндрическом контейнере минимального радиуса Панкратов, А. В. Романова, Т. Е. Коваленко, А. А. balanced layout cylinders behavior constraints mathematical modeling nonlinear programming УДК 519.85 равновесная компоновка цилиндры ограничения поведения математическое моделирование нелинейное программирование УДК 519.85 рівноважна компоновка циліндри обмеження поведінки математичне моделювання нелінійне програмування УДК 519.85 We study a balanced layout problem of a collection of homogeneous circular cylinders onto the given bearing plates of a cylindrical container of minimal radius taking into account behavior constraints. We consider a reduced model of a spacecraft as the mechanical system. The latter is formed by means of a cylindrical container with placed objects (technical equipment) onto the given bearing plates. Behavior constraints include dynamic equilibrium, moments of inertia, stability constraints. A mathematical model of the problem is constructed in the form of nonlinear programming problem, using phi-functions. We develop the efficient algorithm, involving the multistart method, an algorithm for constructing a set of feasible starting points and IPOPT to solve nonlinear programming problems. In order to simplify a nontrivial procedure of searching for a feasible starting point we apply a special algorithm, which is based on homothetic transformations of circles. The proposed solution method allows us: to search for local optimal solutions for the balanced layout problem of cylinders in a cylindrical container of the minimal radius, improve a convergence of the local optimization and reduce the computational time. We present a number of known benchmark instances to demonstrate the high efficiency of our approach. Рассматривается задача равновесной компоновки однородных круговых цилиндров на стеллажах цилиндрического контейнера минимального радиуса с учетом ограничений поведения механической системы. Под механической системой понимается упрощенная модель космического аппарата, которая представляет собой контейнер (корпус космического аппарата) с опорными стеллажами (bearing plates) и размещенными на стеллажах объектами (оборудование). Ограничения поведения (behavior constraints) включают в себя ограничения на положение центра масс и значения осевых и центробежных моментов инерции механической системы. Строится математическая модель равновесной компоновки цилиндрических объектов в виде задачи нелинейного программирования с использованием phi-функций. Разработан алгоритм решения задачи, основанный на применении метода мультистарта, алгоритма построения допустимых стартовых точек и IPOPT для решения задач нелинейного программирования. Для упрощения нетривиальной процедуры поиска стартовой точки из области допустимых решений используется метод, основанный на решении вспомогательных задач нелинейного программирования с применением гомотетических преобразований кругов. Предложенный подход позволяет получать локально-оптимальные решения для задачи равновесной компоновки цилиндров в цилиндрическом контейнере минимального радиуса, улучшить сходимость процедуры локальной оптимизации и сократить время решения. Приводятся результаты вычислительных экспериментов для известных тестовых примеров (benchmark instances), демонстрирующие эффективность предложенного подхода. Розглядається задача рівноважної компоновки однорідних кругових циліндрів на стелажах циліндричного контейнера з урахуванням обмежень поведінки таким чином, щоб радіус контейнера і відхилення центра мас механічної системи від заданого значення були мінімальними. Будується математична модель рівноважної компоновки циліндричних об’єктів у вигляді задачі нелінійного програмування з використанням phi-функцій. Пропонується ефективний алгоритм пошуку локально-оптимальних розв’язків. Наводяться результати чисельних експериментів. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2015-04-01 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/40261 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 18 No. 1 (2015); 60-66 Проблемы машиностроения; Том 18 № 1 (2015); 60-66 Проблеми машинобудування; Том 18 № 1 (2015); 60-66 2709-2992 2709-2984 ru https://journals.uran.ua/jme/article/view/40261/36434 Copyright (c) 2015 А. В. Панкратов, Т. Е. Романова, А. А. Коваленко https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |