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数学建模竞赛赛题 电源规划

数学建模竞赛赛题 电源规划
数学建模竞赛赛题 电源规划

A题电源规划

合理的规划是电力系统安全、可靠、经济运行的前提和基础。电力系统规划(power system planning)用以确定电力设备增装的时间、地点和类型等以满足规划年限内的电力需求,并在满足电力系统技术性指标(如:20%备用、N-1准则、可靠性等)的前提下使规划电力系统的总费用(包括投资费用、运行费用、停电损失费用等)最小。按照规划对象的不同,电力系统规划可分为电源规划、输电网规划和配电网规划等。本次竞赛中,只涉及电源规划,即不考虑电力系统网络的影响。

电源规划本质上是一个多阶段数学优化问题,常通过线性规划、非线性规划、启发式优化方法(如遗传算法、模拟退火等)等进行求解。请选择合适的方法,解决以下电源规划问题:

问题1:工程经济分析(只考虑机组投资费用)

对IEEE-RTS系统,拟在未来十年增装10台附录4.1表2中的类型2机组。现有三种投资方案:

1)在第一年投建全部机组;

2)每年投建一台机组;

3)分别在第一年和最后一年投建5台机组。

试比较各方案的经济性。

问题2:IEEE-RTS单阶段电源扩展规划(目标函数只考虑机组投资费用)IEEE-RTS系统由32台发电机组构成,总装机容量3405MW,峰值负荷2850MW。以2019年为基准年,假设2030年系统峰值负荷增长30%。请规划2030年当年增装机组的类型和数量。不考虑机组运行费用和系统停电损失费用。

附录4.1给出了该系统原有机组和待增装机组的电气参数、经济性参数等。规划过程中:每小时负荷均取为峰值负荷;发电容量备用率不低于20%,且满足N-1准则(即一台机组停运的条件下仍能满足负荷需求)。

问题3:IEEE-RTS单阶段电源扩展规划(目标函数只考虑机组投资费用和运行费用)

(1)附录4.2给出了系统典型日负荷信息(相对于峰值负荷的标幺值),峰值负荷2850MW。请计算典型日第12和第24小时现有系统各机组的最优负荷分配

方案(不考虑机组启停和爬坡率限制)。

(2)假设问题2中,2030年内每天的负荷标幺值同该典型日。在问题2的基础上,考虑机组投资费用和系统运行费用,规划2030年当年增装机组的类型和数量。

问题4:IEEE-RTS单阶段电源扩展规划(目标函数考虑机组投资费用、运行费用和停电损失费用)

(1)考虑典型日负荷,计算现有系统的可靠性指标LOLP、EENS和停电损失。单位停电损失设为10 $/kWh。

(2)在问题3的基础上,考虑机组的投资费用、系统运行费用和停电损失费用。规划2030年当年增装机组的类型和数量。

问题5:IEEE-RTS多阶段电源扩展规划(目标函数考虑机组投资费用、运行费用和停电损失费用)

以2019年为基准年,假设2020年-2030年,年峰值负荷增长率均为3%。每年每天的负荷标幺值同典型日负荷。其它条件同问题4。要求在停电损失费用计算中尽可能考虑高阶(大于3阶)系统故障状态的影响。

(1)规划未来10年每一年增装机组的类型和数量。从精度和计算效率的角度说明所选模型、方法的合理性。

(2)考虑可靠性指标约束(LOLP≤0.5%),不考虑停电损失费用,规划未来10年每一年增装机组的类型和数量。

问题6:

(1)当规划大量可再生能源(如:风力发电、光伏发电)接入电力系统时,其出力不确定性将对传统电力系统规划带来什么影响?请阐述你的观点和依据。(2)实际电力系统的元件众多,这对求解非线性约束(如:可靠性等)的电源规划问题带来巨大挑战。试讨论该问题潜在的解决方法。

附录 背景知识及专业术语介绍

附录1 发电机组投资成本的等年值

资金的价值与时间有密切联系。当前的一笔资金,即使不考虑通货膨胀的因素,也比将来数量相等的资金更有价值,这是因为当前资金可在使用过程中产生利润。

对电源规划,在不同时刻投建发电机组所需的成本及其获得的利润,其价值也不同。为了取得经济上的正确评价,应该把不同时刻的资金折算为同一时刻的资金,然后在相同的时间基础上进行比较。

记一笔资金的当前等效金额(现值)为P ,未来第t 年的等效金额(将来值)为F ,分摊到每一年的等效支付金额(等年值)为A 。P 、F 和A 的关系如下: (1)t F P r =?+

(1)1t r F A r

+-=?

(1)(1)1

N

N

r r A P CRF P r +=??+- 其中,r 为贴现率,CRF 为资金回收系数。当CRF 用于折算机组投资成本时,N 表示

机组使用寿命,P 表示机组投资成本现值;当CRF 用于折算运行成本时,

N 表示规划年限T ,P 表示T 年内的运行总成本。

各规划年的投资成本现值均取附录4.1表2中给出的投资成本。

附录2 发电系统的可靠性评估

发电系统可靠性是发电系统按可接受的质量标准、数量需求不间断地向用户提供电力和电能的能力的量度。

故障率和修复时间是评估发电系统可靠性最主要的可靠性参数。 故障率(failure rate ):元件(在可靠性统计、分析、评估中不需要再细化,且视为整体的一组器件或设备的通称,如:一台机组或一条线路)在单位暴露时间内因故障不能连续执行规定功能的次数,常用λ表示。可以按单一元件或某类型元件、单位线路长度、同杆架设线路,或同一走廊线路等分类计算其故障率。如:某电厂发电机故障率2.5次/年。

修复时间(repair time ):对元件实施修复所用的实际矫正性维修时间,包括故障定位时间、故障矫正时间和核查时间,常用r 表示。当修复时间已知时,修复率(常用μ表示)为修复时间的倒数,即μ=1/r 。如:某电厂发电机修复时间为87.6小时/次,则修复率μ=8760/r =100(次/年)。

根据元件的故障率λ和修复率μ,即可计算元件处于正常运行状态的概率P A (或称可用率)和处于故障状态的概率P U (或称不可用率):A P μλμ

=

+、U P λλμ

=

+。

若使用一个两状态马尔科夫模型(即1表示该元件正常运行,0表示故障)表示机组状态,则发电系统状态由各个机组状态组成。假设该系统有M 个元件,系统状态s =(s 1, …s i ,…, s M ),其中s i 表示第i 个元件的状态,则使用以下指标评价发电系统可靠性: (1) (发电系统)失负荷概率,LOLP (loss of load probability )

给定时间区间内系统不能满足负荷需求的概率,即

∑∈=S

s s P LOLP

式中,P s 表示系统处于状态s 的概率,S 表示给定时间区间内不能满足负荷需求(或造成系统负荷削减)的系统状态全集。系统状态s =(s 1, …s i ,…, s M )的概率为:()12,,...,s M P P s s s =。特别地,当M 个元件状态相互独立时,()()()12...s M P P s P s P s =。()i P s 表示第i 个原件

处于状态i s 的概率,可以用该元件的正常运行概率和故障概率获得,例如:(1)i Ai P s P ==。 (2) 期望失电量,EENS (expected energy not supplied )

系统在给定时间区间内因发电容量短缺造成负荷需求电量削减的期望值,即

()∑∈??=S

s s s P C T EENS

式中,

C s 表示状态s 条件下削减的负荷功率。C s 可通过比较状态s 下的可用机组容量与负荷大小得到。

以上指标可用解析法(状态枚举法)得到。以一个简单例子进行说明:

某发电系统有3台机组。设3台机组G1,G2和G3的装机容量分别为40MW ,30MW 和90MW ;系统负荷假设全年为80MW (即只有一个负荷水平);机组的故障率均为2次/年、修复时间为50小时/年。

每个元件有两个状态,发电机组共有23

=8个状态。其系统状态用0表示故障,1表示运行。

以第4个状态为例,其概率计算如下:

412312331

2

1231122

33

(1,1,0)(1)(1)(0)87608760

250500.01103341

876087608760222505050

P P s s s P s P s P s A A U λμμλμλμλμ=========??=

?

?

+++=??=+++

该系统的LOLP 和EENS 指标:

LOLP=P4+P6+P7+P8=0.011033341+0.00012595+0.00012595+0.00000144=0.0112 866。 EENS=966.5207+55.16671+44.13336+1.007611=1066.83MWh/年。

解析法中,系统状态数随着元件数和负荷水平数的增加而急剧上升,因此可以通过忽略高阶系统故障状态(故障阶数k 指故障状态中同时有k 台机组发生故障)、负荷聚类等方法降低计算复杂度。

附录3 电源规划模型概述

电源规划模型常以规划期内机组投资费用、系统运行费用、停电损失费用等总费用最小为目标,在满足电厂建设约束、系统安全约束、机组运行约束、系统可靠性约束等条件下,优化机组的增装计划。以下模型仅供参考。 (一)目标函数

假设规划期为T 年, t X 表示规划年t 增装的各类型机组,Y 表示现有系统中的机组。

则电源规划模型的目标函数为:

12121

1

min ()[(,,...,,)(,,...,,)]T T

It t Ot t Lt t t t f C X CRF C X X X Y C X X X Y ===+?+∑∑

式中,第一部分为机组的等年值投资成本It C ,第二部分为电厂运行成本Ot C ,第三部分为停电损失费用(成本)Lt C 。

电厂运行成本Ot C 模型如下:

()8760

2

1

Ot i it i it i C a P b P c τττ==++∑

式中,it P τ表示第i 台机组在第t 个规划年的第τ个小时的输出功率;使用二次函数表示机组运行成本与输出功率间的关系,i a 、i b 和i c 分别为该函数中的系数。

停电损失成本Lt C 模型如下:

12(,,...,,)Lt t t C EENS X X X Y IEAR =?

式中,t EENS 表示第t 规划年的期望失电量(参考附录3),IEAR 为单位停电损失。

(二)约束条件

(1) 机组增装变量整数约束

显然,机组增装变量X 为整型变量,即:

X N ∈

(2) 年最大投运台数约束

同类机组的年最大投运台数受施工及制造能力限制。 (3) 总装机台数约束

规划期间,同类机组的总装机台数不应超过该类机组总装机台数上限。 (4) 电量平衡约束

增装机组需要满足未来负荷电量增长的需求。 (5) 容量备用约束

相对于最大负荷,发电系统的总可用容量需有一定的裕度。

除以上约束条件外,可能还包括实时电力平衡、最小技术出力、机组爬坡率等约束。

附录4 IEEE-RTS 系统数据

附录4.1 IEEE-RTS 机组技术和经济参数 附录4.2 IEEE-RTS 系统典型日负荷 附录4.3 IEEE-RTS 机组可靠性参数

(完整版)数学建模模拟试题及答案

数学建模模拟试题及答案 一、填空题(每题5分,共20分) 1.一个连通图能够一笔画出的充分必要条件是 . 2. 设银行的年利率为0.2,则五年后的一百万元相当于现在的 万元. 3. 在夏季博览会上,商人预测每天冰淇淋销量N 将和下列因素有关: (1) 参加展览会的人数n ;(2)气温T 超过C 10; (3)冰淇淋的售价p . 由此建立的冰淇淋销量的比例模型应为 . 4. 如图一是一个邮路,邮递员从邮局A 出发走遍所有 长方形街路后再返回邮局.若每个小长方形街路的边长横向 均为1km ,纵向均为2km ,则他至少要走km . 二、分析判断题(每题10分,共20分) 1. 有一大堆油腻的盘子和一盆热的洗涤剂水。为尽量图一 多洗干净盘子,有哪些因素应予以考虑?试至少列出四种。 2. 某种疾病每年新发生1000例,患者中有一半当年可治愈.若2000年底时有1200个病人,到2005年将会出现什么结果?有人说,无论多少年过去,患者人数只是趋向2000人,但不会达到2000人,试判断这个说法的正确性. 三、计算题(每题20分,共40分) 1. 某工厂计划用两种原材料B A ,生产甲、乙两种产品,两种原材料的最高供应量依次为22和20个单位;每单位产品甲需用两种原材料依次为1、1个单位,产值为3(百元);乙的需要量依次为3、1个单位,产值为9(百元);又根据市场预测,产品乙的市场需求量最多为6个单位,而甲、乙两种产品的需求比不超过5:2,试建立线性规划模型以求一个生产方案,使得总产值达到最大,并由此回答: (1) 最优生产方案是否具有可选择余地?若有请至少给出两个,否则说明理由. (2) 原材料的利用情况. 2. 两个水厂21,A A 将自来水供应三个小区,,,321B B B 每天各水厂的供应量与各小区的需求量以及各水厂调运到各小区的供水单价见下表.试安排供水方案,使总供水费最小?

美国数学建模大赛比赛规则

数学中国MCM/ICM参赛指南翻译(2014版) MCM:The Mathematical Contest in Modeling MCM:数学建模竞赛 ICM:The InterdisciplinaryContest in Modeling ICM:交叉学科建模竞赛ContestRules, Registration and Instructions 比赛规则,比赛注册方式和参赛指南 (All rules and instructions apply to both ICM and MCMcontests, except where otherwisenoted.)(所有MCM的说明和规则除特别说明以外都适用于 ICM) 每个MCM的参赛队需有一名所在单位的指导教师负责。 指导老师:请认真阅读这些说明,确保完成了所有相关的步骤。每位指导教师的责任包括确保每个参赛队正确注册并正确完成参加MCM/ ICM所要求的相关步骤。请在比赛前做一份《参赛指南》的拷贝,以便在竞赛时和结束后作为参考。 组委会很高兴宣布一个新的补充赛事(针对MCM/ICM 比赛的视频录制比赛)。点击这里阅读详情! 1.竞赛前

A.注册 B.选好参赛队成员 2.竞赛开始之后 A.通过竞赛的网址查看题目 B.选题 C.参赛队准备解决方案 D.打印摘要和控制页面 3.竞赛结束之前 A.发送电子版论文。 4.竞赛结束的时候, A. 准备论文邮包 B.邮寄论文 5.竞赛结束之后 A. 确认论文收到 B.核实竞赛结果 C.发证书 D.颁奖 I. BEFORE THE CONTEST BEGINS:(竞赛前)A.注册 所有的参赛队必须在美国东部时间2014年2月6号(星期四)下午2点前完成注册。届时,注册系统将会自动关闭,不再接受新的注册。任何未在规定时间

数学建模知识竞赛题库

数学建模知识竞赛题库 1.请问计算机中的二进制源于我国古代的哪部经典? D A.《墨经》 B.《诗经》 C.《周书》 D.《周易》 2.世界上面积最大的高原是?D A.青藏高原 B.帕米尔高原 C.黄土高原 D.巴西高原 3.我国海洋国土面积约有多少万平方公里? B A.200 B.300 C.280 D.340 4.世界上面值最高的邮票是匈牙利五百亿彭哥,它的图案是B A.猫 B.飞鸽 C.海鸥 D.鹰 5. 龙虾是我们的一种美食、你知道它体内的血是什么颜色的吗?B A.红色 B.蓝色 C.灰色 D.绿色 6.MATLAB使用三维向量[R G B]来表示一种颜色,则黑色为(D ) A. [1 0 1] B. [1 1 1] C. [0 0 1] D. [0 0 0] 7.秦始皇之后,有几个朝代对长城进行了修葺? A A.7个 B.8个 C.9个 D.10个 8.中国历史上历时最长的朝代是?A A.周朝 B.汉朝 C.唐朝 D.宋朝 9我国第一个获得世界冠军的是谁?C A 吴传玉 B 郑凤荣 C 荣国团 D 陈镜开 10.我国最早在奥运会上获得金牌的是哪位运动员?B A.李宁 B.许海峰 C.高凤莲 D.吴佳怩

11.围棋共有多少个棋子?B A.360 B.361 C.362 D.365 12下列属于物理模型的是:A A水箱中的舰艇 B分子结构图 C火箭模型 D电路图 13名言:生命在于运动是谁说的?C A.车尔尼夫斯基 B.普希金 C.伏尔泰 D.契诃夫 14.饱食后不宜剧烈运动是因为B A.会得阑尾炎 B.有障消化 C.导致神经衰弱 D.呕吐 15、MATLAB软件中,把二维矩阵按一维方式寻址时的寻址访问是按(B)优先的。 A.行 B.列 C.对角线 D.左上角16红军长征中,哪次战役最突出反应毛泽东的军事思想和指挥才?A A.四渡赤水B.抢渡大渡河C.飞夺泸定桥D.直罗镇战役 17色盲患者最普遍的不易分辨的颜色是什么?A A.红绿 B.蓝绿 C.红蓝 D.绿蓝 18下列哪种症状是没有理由遗传的? A.精神分裂症 B.近视 C.糖尿病 D.口吃 19下面哪个变量是正无穷大变量?(A )

数学建模模拟试题

2012年数学建模竞赛试题 注意事项(请参赛队员详细阅读!) 1. 凯里学院校内数学建模竞赛丁2012年6月29日8: 00至7月 1日20 : 00举行。 2. 参赛队可在A、B两题中任选其中一题,可以使用各种图书资料、网络信息、计算机和软件以及各种实验手段。 3. 答卷论文请提交WORD文档方式的A4纸电子稿。并按下列要求制作。 论文用白色A4纸单面打印;上下左右各留出至少 2.5厘米的贞边距; 从左侧装订。 封面:只需填上所选论文题目(注明A或B)及参赛队序号,其他一律不要。 首页:论文题目、摘要(含模型的主要特点、建模方法和主要结果)。 正文:问题提出、问题分析、模型假设、符号说明、模型建立、模型求 解、计算方法设计和软件实现、模型结果分析和检验、模型优缺点分析等。 4. 论文从第三页开始编写贞码,贞码必须位丁每贞贞脚中部,用阿拉伯数字从“ 1”开始连续编号。 论文题目用三号黑体字、一级标题用四号黑体字,并居中;二级、三 级标题用小四号黑体字,左端对齐(不居中)。论文中其他汉字一律采用 小四号宋体字,行距用单倍行距,打印时应尽量避免彩色打印。 提请大家注意:摘要应该是一份简明扼要的详细摘要(包括关键词), 在整篇论文评阅中占有重要权重,请认真书写(注意篇幅不能超过一页,且无需译成英文)。评阅时将首先根据摘要和论文整体结构及概貌对论文优劣进行初步筛选引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料)必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中均明确列出。正文引用处用方括号标示参考文献的编号,如[1][3]等;引用书籍还必须指出贞码。参考文献按正文中的引用次序列出,其中书籍的表述方式为: [编号]作者,书名,出版地:出版社,出版年。 参考文献中期刊杂志论文的表述方式为: [编号]作者,论文名,杂志名,卷期号:起止贞码,出版年。 参考文献中网上资源的表述方式为: [编号]作者,资源标题,网址,访问时间(年月日)。 5. 竞赛评奖以模型假设的合理性、建模的创造性、结果的正确性、文字表述的活晰程度为主要标准。 6. 答卷(电子稿)务必丁2012年7月1日20:00 —22:00交到凯里学院数学实验室潘东云或雷学红老师处。 凯里学院数学建模领导小组 2012年06月28日

2018全国大学生数学建模大赛模板

全国大学生数学建模竞赛论文格式规范 (全国大学生数学建模竞赛组委会,2018年修订稿) 为了保证竞赛的公平、公正性,便于竞赛活动的标准化管理,根据评阅工作的实际需要,竞赛要求参赛队分别提交纸质版和电子版论文,特制定本规范。 一、纸质版论文格式规范 第一条,论文用白色A4纸打印(单面、双面均可);上下左右各留出至少2.5厘米的页边距;从左侧装订。 第二条,论文第一页为承诺书,第二页为编号专用页,具体内容见本规范第3、4页。 第三条,论文第三页为摘要专用页(含标题和关键词,但不需要翻译成英文),从此页开始编写页码;页码必须位于每页页脚中部,用阿拉伯数字从“1”开始连续编号。摘要专用页必须单独一页,且篇幅不能超过一页。 第四条,从第四页开始是论文正文(不要目录,尽量控制在20页以内);正文之后是论文附录(页数不限)。 第五条,论文附录至少应包括参赛论文的所有源程序代码,如实际使用的软件名称、命令和编写的全部可运行的源程序(含EXCEL、SPSS等软件的交互命令);通常还应包括自主查阅使用的数据等资料。赛题中提供的数据不要放在附录。如果缺少必要的源程序或程序不能运行(或者运行结果与正文不符),可能会被取消评奖资格。论文附录必须打印装订在论文纸质版中。如果确实没有源程序,也应在论文附录中明确说明“本论文没有源程序”。 第六条,论文正文和附录不能有任何可能显示答题人身份和所在学校及赛区的信息。 第七条,引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上资料)必须按照科技论文写作的规范格式列出参考文献,并在正文引用处予以标注。 第八条,本规范中未作规定的,如排版格式(字号、字体、行距、颜色等)不做统一要求,可由赛区自行决定。在不违反本规范的前提下,各赛区可以对论文增加其他要求。 二、电子版论文格式规范 第九条,参赛队应按照《全国大学生数学建模竞赛报名和参赛须知》的要求命名和

2015年美国数学建模竞赛第二次模拟赛题

Problem A Warmer Days or Sour Grapes ? The high quality of wines(葡萄酒)produced in the Finger Lakes Region(五指湖区)of upstate (北部)New York is widely known. Proximity(接近)to lakes tempers the climate and makes it more suitable for growing several varieties of premium(独特)grapes: R iesling(雷司令), G ewürztraminer(琼瑶浆), C hardonnay(霞多丽), M erlot(梅洛), P inot Noir(黑比诺), and Cabernet F ranc(品丽珠). (There are many more, but we will restrict(限制)the discussion to these six to simplify(简化)the modeling.) Each variety has its own preferred “average temperature” range but is also different in its susceptibility(感受性)to diseases and ability to withstand(抵抗)short periods of unusually cold temperature. As our local climate changes, the relative suitability of these varieties will be changing as well. A forward-looking winery(酒厂)has hired your team to help with the long-term planning. You will need to recommend a) the proportion(比例)of the total vineyard(葡萄园)to be used for growing each of the above six varieties; b) and when should these changes be implemented (实施)(based on observed temperatures and/or current market prices for each type of wine). Naturally, the winery is interested in maximizing its annual profit. But since the latter (后者)is weather-dependent, it might vary a lot year-to-year. You are also asked to evaluate the trade-offs (权衡)between optimizing the expected/average case versus the worst(-realistic-)scenario(情景). Things to keep in mind: Climate modeling is complicated(复杂)and predicting the rate of “global warming” is a hotly debated area. For the purposes of this problem, assume that the annual average temperature in Ithaca(伊萨卡), NY will increase by no more than 4°C by the end of this century. It is not all about the average temperature – a short snap(临时)of sub- zero(零度)temperature in late Ferburay or early March (after the vines already started getting used to warmer weather) is far more damaging than the same low temperature would be in the middle of the winter. It takes at least 3 years for a newly planted vine to start producing grapes suitable for winemaking. Problem B Outlook of Car-to-Car Tech SAN FRANCISCO -- After more than a decade of research into car-to-car communications, U.S. auto safety regulators took a step forward today by unveiling their plan for requiring cars to have wireless gear that will enable them to warn drivers of danger.

3分钟完整了解·HiMCM美国高中生数学建模竞赛

眼看一年一度的美国高中生数学建模竞赛就要到来了,聪明机智的你准备好了吗? 今年和码趣学院一起去参加吧! 什么是HiMCM HiMCM(High School Mathematical Contest in Modeling)美国高中生数学建模竞赛,是美国数学及其应用联合会(COMAP)主办的活动,面向全球高中生开放。 竞赛始于1999年,大赛组委将现实生活中的各种问题作为赛题,通过比赛来考验学生的综合素质。

HiMCM不仅需要选手具备编程技巧,更强调数学,逻辑思维和论文写作能力。这项竞赛是借鉴了美国大学生数学建模竞赛的模式,结合中学生的特点进行设计的。 为什么要参加HiMCM 数学逻辑思维是众多学科的基础,在申请高中或大学专业的时候(如数学,经济学,计算机等),参加了优质的数学竞赛的经历都会大大提升申请者的学术背景。除了AMC这种书面数学竞赛,在某种程度上数学建模更能体现学生用数学知识解决各种问题的能力。

比赛形式 注意:HiMCM比赛可远程参加,无规定的比赛地点,无需提交纸质版论文。重要的是参赛者应注重解决方案的设计性,表述的清晰性。 1.参赛队伍在指定17天中,选择连续的36小时参加比赛。 2.比赛开始后,指导教师可登陆相应的网址查看赛题,从A题或B题中任选其一。 3.在选定的36小时之内,可以使用书本、计算机和网络,但不能和团队以外的任何人 员交流(包括本队指导老师) 比赛题目 1.比赛题目来自现实生活中的两个真实的问题,参赛队伍从两个选题中任选一个。比赛 题目为开放性的,没有唯一的解决方案。 2.赛事组委会的评审感兴趣的是参赛队伍解决问题的方法,所以不太完整的解决方案也 能提交。 3.参赛队伍必须将问题的解决方案整理成31页内的学术论文(包括一页摘要),学术 论文中可以用图表,数据等形式,支撑问题的解决方案 4.赛后,参赛队伍向COMPA递交学术论文,最终成果以英文报告的方式,通过电子 邮件上传。 表彰及奖励 参赛队伍的解决方案由COMPA组织专家评阅,最后评出: 特等奖(National Outstanding) 特等奖提名奖(National Finalist or Finalist) 一等奖(Meritorious)

美国数学建模比赛题目及翻译

PROBLEM A: The Ultimate Brownie Pan When baking in a rectangular pan heat is concentrated in the 4 corners and the product gets overcooked at the corners (and to a lesser extent at the edges). In a round pan the heat is distributed evenly over the entire outer edge and the product is not overcooked at the edges. However, since most ovens are rectangular in shape using round pans is not efficient with respect to using the space in an oven. Develop a model to show the distribution of heat across the outer edge of a pan for pans of different shapes - rectangular to circular and other shapes in between. Assume 1. A width to length ratio of W/L for the oven which is rectangular in shape. 2. Each pan must have an area of A. 3. Initially two racks in the oven, evenly spaced. Develop a model that can be used to select the best type of pan (shape) under the following conditions: 1. Maximize number of pans that can fit in the oven (N)

2019数学建模国赛a题答案

中国大学生数学建模竞赛: 全国大学生数学建模竞赛创办于1992年,每年一届,已成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛,也是世界上规模最大的数学建模竞赛。2018年,来自全国34个省/市/区(包括香港、澳门和台湾)及美国和新加坡的1449所院校/校区、42128个队(本科38573队、专科3555队)、超过12万名大学生报名参加本项竞赛。 赛事设置: 竞赛宗旨 创新意识团队精神重在参与公平竞争。 指导原则 指导原则:扩大受益面,保证公平性,推动教学改革,提高竞赛质量,扩大国际交流,促进科学研究。 规模与数据 全国大学生数学建模竞赛是全国高校规模最大的课外科技活动之一。该竞赛每年9月(一般在上旬某个周末的星期五至下周星期一共3天,72小时)举行,竞赛面向全国大专院校的学生,不分专业(但竞赛分本科、专科两组,本科组竞赛所有大学生均可参加,专科组竞赛只有专科生(包括高职、高专生)可以参加)。同学可以向该校教务部门咨询,如有必要也可直接与全国竞赛组委会或各省(市、自治区)赛区组委会联系。 全国大学生数学建模竞赛创办于1992年,每年一届,成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛,也是世界上规模最大的数学建模竞

赛。2014年,来自全国33个省/市/自治区(包括香港和澳门特区)及新加坡、美国的1338所院校、25347个队(其中本科组22233队、专科组3114队)、7万多名大学生报名参加本项竞赛。 比赛时间 2017年比赛时间是9月14号20:00到9月17号24:00,总共76小时,采取通讯方式比赛,比赛地点在各个高校。比赛时间全国统一的,不可以与老师交流,可以在互联网查阅资料。 同学们在比赛期间应该注意安排时间,以免出现时间不够用的情况。 组委名单 注:第五届专家组任期两年(2010-2011)。2011年底任期届满后,组委会对专家组进行了调整,并决定此后不再对外公布专家组成员名单。 第五届组委会成员名单(2010-2013)及下属专家组成员名单 第四届组委会成员名单及下属专家组成员名单 第一、二、三届组委第一、二、三届组委会成员名单及下属专家组成员名单引各赛区组委会各赛区联系方式列表引 [注1] 各赛区联系人请注意:若本赛区联系e-mail地址发生变化,请通知全国组委会进行修改。 [注2] 全国已成立赛区的有28个省、市、自治区,国内尚未成立赛区的区域组成联合赛区,其他(境外参赛学生)组成国际赛区,共30个赛区。

美国大学生数学建模竞赛组队和比赛流程

数学模型的组队非常重要,三个人的团队一定要有分工明确而且互有合作,三个人都有其各自的特长,这样在某方面的问题的处理上才会保持高效率。 三个人的分工可以分为这几个方面: 数学员:学习过很多数模相关的方法、知识,无论是对实际问题还是数学理论都有着比较敏感的思维能力,知道一个问题该怎样一步步经过化简而变为数学问题,而在数学上又有哪些相关的方法能够求解,他可以不能熟练地编程,但是要精通算法,能够一定程度上帮助程序员想算法,总之,数学员要做到的是能够把一个问题清晰地用数学关系定义,然后给出求解的方向; 程序员:负责实现数学员的想法,因为作为数学员,要完成大部分的模型建立工作,因此调试程序这类工作就必须交给程序员来分担了,一些程序细节程序员必须非常明白,需要出图,出数据的地方必须能够非常迅速地给出;ACM的参赛选手是个不错的选择,他们的程序调试能力能够节约大量的时间,提高在有限时间内工作的工作效率; 写手:在全文的写作中,数学员负责搭建模型的框架结构,程序员负责计算结果并与数学员讨论,进而形成模型部分的全部内容,而写手要做的。就是在此基础之上,将所有的图表,文字以一定的结构形式予以表达,注意写手时刻要从评委,也就是论文阅读者的角度考虑问题,在全文中形成一个完整地逻辑框架。同时要做好排版的工作,最终能够把数学员建立的模型和程序员算出的结果以最清晰的方式体现在论文中。一个好的写手能够清晰地分辨出模型中重要和次要的部分,这样对成文是有非常大的意义的。因为论文是评委能够唯一看到的成果,所以写手的水平直接决定了获奖的高低,重要性也不言而喻了。 三个人至少都能够擅长一方面的工作,同时相互之间也有交叉,这样,不至于在任何一个环节卡壳而没有人能够解决。因为每一项工作的工作量都比较庞大,因此,在准备的过程中就应该按照这个分工去准备而不要想着通吃。这样才真正达到了团队协作的效果。 比赛流程:对于比赛流程,在三天的国赛里,我们应该用这样一种安排方式:第一天:定题+资

如何准备美国大学生数学建模比赛

如何准备美赛 数学模型:数学模型的功能大致有三种:评价、优化、预测。几乎所有模型都是围绕这三种功能来做的。比如,2012年美赛A题树叶分类属于评价模型,B题漂流露营安排则属于优化模型。 对于不同功能的模型有不同的方法,例如 评价模型方法有层次分析、模糊综合评价、熵值法等; 优化模型方法有启发式算法(模拟退火、遗传算法等)、仿真方法(蒙特卡洛、元胞自动机等); 预测模型方法有灰色预测、神经网络、马尔科夫链等。 在数学中国、数学建模网站上有许多关于这些方法的相关介绍与文献。 软件与书籍: 软件一般三款足够:Matlab、SPSS、Lingo,学好一个即可。 书籍方面,推荐三本,一本入门,一本进级,一本参考,这三本足够: 《数学模型》姜启源谢金星叶俊高等教育出版社 《数学建模方法与分析》Mark M. Meerschaert 机械工业出版社 《数学建模算法与程序》司守奎国防工业出版社 入门的《数学模型》看一遍即可,对数学模型有一个初步的认识与把握,国赛前看完这本再练习几篇文章就差不多了。另外,关于入门,韩中庚的《数学建模方法及其应用》也是不错的,两本书选一本阅读即可。如果参加美赛的话,进级的《数学建模方法与分析》要仔细研究,这本书写的非常好,可以算是所有数模书籍中最好的了,没有之一,建议大家去买一本。这本书中开篇指出的最优化模型五步方法非常不错,后面的方法介绍的动态模型与概率模型也非常到位。参考书目《数学建模算法与程序》详细的介绍了多种建模方法,适合用来理解模型思想,参考自学。 分工合作:数模团队三个人,一般是分别负责建模、编程、写作。当然编程的可以建模,建模的也可以写作。这个要视具体情况来定,但这三样必须要有人擅长,这样才能保证团队最大发挥出潜能。 这三个人中负责建模的人是核心,要起主导作用,因为建模的人决定了整篇论文的思路与结构,尤其是模型的选择直接关系到了论文的结果与质量。 对于建模的人,首先要去大量的阅读文献,要见识尽可能多的模型,这样拿到一道题就能迅速反应到是哪一方面的模型,确定题目的整体思路。 其次是接口的制作,这是体现建模人水平的地方。所谓接口的制作就是把死的方法应用到具体问题上的过程,即用怎样的表达完成程序设计来实现模型。比如说遗传算法的方法步骤大家都知道,但是应用到具体问题上,编码、交换、变异等等怎么去做就是接口的制作。往往对于一道题目大家都能想到某种方法,可就是做不出来,这其实是因为接口不对导致的。做接口的技巧只能从不断地实践中习得,所以说建模的人任重道远。 另外,在平时训练时,团队讨论可以激烈一些,甚至可以吵架,但比赛时,一定要保持心平气和,不必激烈争论,大家各让3分,用最平和的方法讨论问题,往往能取得效果并且不耽误时间。经常有队伍在比赛期间发生不愉快,导致最后的失败,这是不应该发生的,毕竟大家为了一个共同的目标而奋斗,这种经历是很难得的。所以一定要协调好队员们之间的关系,这样才能保证正常发挥,顺利进行比赛。 美赛特点:一般人都认为美赛比国赛要难,这种难在思维上,美赛题目往往很新颖,一时间想不出用什么模型来解。这些题目发散性很强,需要查找大量文献来确定题目的真正意图,美赛更为注重思想,对结果的要求却不是很严格,如果你能做出一个很优秀的模型,也许结果并不理想也可能获得高奖。另外,美赛还难在它的实现,很多东西想到了,但实现起来非常困难,这需要较高的编程水平。 除了以上的差异,在实践过程中,美赛和国赛最大的区别有两点: 第一点区别当然是美赛要用英文写作,而且要阅读很多英文文献。对于文献阅读,可以安装有道词典,

2018年高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目-B-Chinese-Appendix1

附件1:智能加工系统的组成与作业流程 1.系统的场景及实物图说明 在附图1中,中间设备是自带清洗槽和机械手的轨道式自动引导车RGV,清洗槽每次只能清洗1个物料,机械手臂前端有2个手爪,通过旋转可以先后各抓取1个物料,完成上下料作业。两边排列的是CNC,每台CNC前方各安装有一段物料传送带。右侧为上料传送带,负责为CNC输送生料(未加工的物料);左边为下料传送带,负责将成料(加工并清洗完成的物料)送出系统。其他为保证系统正常运行的辅助设备。 附图1:RGV—CNC车间布局图附图2:带机械手臂和清洗槽的RGV实物图 附图2是RGV的实物图,包括车体、机械臂、机械手爪和物料清洗槽等。 附图3:RGV机械手臂前端的2个手爪实物图 在附图3左图中,机械臂前端上方手爪抓有1个生料A,CNC加工台上有1个熟料B。RGV机械臂移动到CNC加工台上方,机械臂下方空置的手爪准备抓取熟料B,在抓取了熟料B后即完成下料作业。 在附图3右图中,RGV机械臂下方手爪已抓取了CNC加工台上的熟料B抬高手臂,并旋转手爪,将生料A对准加工位置,安放到CNC加工台上,即完成上料作业。 2.系统的构成及说明 智能加工系统由8台CNC、1台带机械手和清洗槽的RGV、1条RGV直线轨道、1条上料传送带和1条下料传送带等附属设备构成。 (1)CNC:在上料传送带和下料传送带的两侧各安装4台CNC,等距排列,每台CNC同一时间只

能安装1种刀具加工1个物料。 如果物料的加工过程需要两道工序,则需要有不同的CNC安装不同的刀具分别加工完成,在加工过程中不能更换刀具。第一和第二道工序需要在不同的CNC上依次加工完成,完成时间也不同,每台CNC 只能完成其中的一道工序。 (2)RGV:RGV带有智能控制功能,能够接收和发送指令信号。根据指令能在直线轨道上移动和停止等待,可连续移动1个单位(两台相邻CNC间的距离)、2个单位(三台相邻CNC间的距离)和3个单位(四台相邻CNC间的距离)。RGV同一时间只能执行移动、停止等待、上下料和清洗作业中的一项。 (3)上料传送带:上料传送带由4段组成,在奇数编号CNC1#、3#、5#、7#前各有1段。由系统传感器控制,只能向一个方向传动,既能连动,也能独立运动。 (4)下料传送带:下料传送带由4段组成,在偶数编号CNC2#、4#、6#、8#前各有1段。由传感器控制,只能向同一个方向传动,既能连动,也能独立运动。 3. 系统的作业流程 (1)智能加工系统通电启动后,RGV在CNC1#和CNC2#正中间的初始位置,所有CNC都处于空闲状态。 (2)在工作正常情况下,如果某CNC处于空闲状态,则向RGV发出上料需求信号;否则,CNC处于加工作业状态,在加工作业完成即刻向RGV发出需求信号。 (3)RGV在收到某CNC的需求信号后,它会自行确定该CNC的上下料作业次序,并依次按顺序为其上下料作业。根据需求指令,RGV运行至需要作业的某CNC处,同时上料传送带将生料送到该CNC 正前方,供RGV上料作业。 RGV为偶数编号CNC一次上下料所需时间要大于为奇数编号CNC一次上下料所需时间。 (4)在RGV为某CNC完成一次上下料作业后,就会转动机械臂,将一只机械手上的熟料移动到清洗槽上方,进行清洗作业(只清洗加工完成的熟料)。 具体过程:首先用另一只机械手抓取出清洗槽中的成料、转动手爪、放入熟料到清洗槽中,然后转动机械臂,将成料放到下料传送带上送出系统。这个作业过程所需要的时间称为RGV清洗作业时间,并且在这个过程中RGV不能移动。 熟料在清洗槽中的实际清洗时间是很短的,远小于机械手将成料放到下料传送带上的时间。 (5)RGV在完成一项作业任务后,立即判别执行下一个作业指令。此时,如果没有接到其他的作业指令,则RGV就在原地等待直到下一个作业指令。 某CNC完成一个物料的加工作业任务后,即刻向RGV发出需求信号。如果RGV没能即刻到达为其上下料,该CNC就会出现等待。 (6)系统周而复始地重复(3)至(5),直到系统停止作业,RGV回到初始位置。

2020全国大学生数学建模竞赛试题

A题炉温曲线 在集成电路板等电子产品生产中,需要将安装有各种电子元件的印刷电路板放置在回焊炉中,通过加热,将电子元件自动焊接到电路板上。在这个生产过程中,让回焊炉的各部分保持工艺要求的温度,对产品质量至关重要。目前,这方面的许多工作是通过实验测试来进行控制和调整的。本题旨在通过机理模型来进行分析研究。 回焊炉内部设置若干个小温区,它们从功能上可分成4个大温区:预热区、恒温区、回流区、冷却区(如图1所示)。电路板两侧搭在传送带上匀速进入炉内进行加热焊接。 图1 回焊炉截面示意图 某回焊炉内有11个小温区及炉前区域和炉后区域(如图1),每个小温区长度为30.5 cm,相邻小温区之间有5 cm的间隙,炉前区域和炉后区域长度均为25 cm。 回焊炉启动后,炉内空气温度会在短时间内达到稳定,此后,回焊炉方可进行焊接工作。炉前区域、炉后区域以及小温区之间的间隙不做特殊的温度控制,其温度与相邻温区的温度有关,各温区边界附近的温度也可能受到相邻温区温度的影响。另外,生产车间的温度保持在25oC。 在设定各温区的温度和传送带的过炉速度后,可以通过温度传感器测试某些位置上焊接区域中心的温度,称之为炉温曲线(即焊接区域中心温度曲线)。附件是某次实验中炉温曲线的数据,各温区设定的温度分别为175oC(小温区1~5)、195oC(小温区6)、235oC(小温区7)、255oC(小温区8~9)及25oC(小温区10~11);传送带的过炉速度为70 cm/min;焊接区域的厚度为0.15 mm。温度传感器在焊接区域中心的温度达到30oC时开始工作,电路板进入回焊炉开始计时。 实际生产时可以通过调节各温区的设定温度和传送带的过炉速度来控制产品质量。在上述实验设定温度的基础上,各小温区设定温度可以进行oC范围内的调整。调整时要求小温区1~5中的温度保持一致,小温区8~9中的温度保持一致,小温区10~11中的温度保持25oC。传送带的过炉速度调节范围为65~100 cm/min。 在回焊炉电路板焊接生产中,炉温曲线应满足一定的要求,称为制程界限(见表1)。 表1 制程界限 界限名称 最低值 最高值

数学建模竞赛模拟赛题

问题A 如果以非线性器件的输入u(t)与输出y(t)的关系是y(t)=u(t)+ u2 (t)(其中t 是时间),那么当输入是包含频率f1, f2的信号u(t)=cos2pif1t+cos2pif2t时,输出y(t)中不仅包含输入新好f1, f2, 而且还会出现2 f1, f1± f2 等新的频率成分,这些新的频率称为交调,如果交频出现在原有频率 f1, f2 的附近,就会形成噪声干扰,因此工程设计中队交品德出现有一定的要求 A3= 45是输入信号振幅,对输入信号的频率f1, f2, f3的设计要求为 1) 36≤ f1 ≤40, 41 ≤ f2≤50, 46≤ f3≤55; 2)输出的交调均不得出现在fi ± 5 的范围内(i=1,2,3),此范围称为f i 的接收带(参见附图) 3) 定义输出中的信噪比SNR = 10 log10(B i2 / C n2 ) (单位:分贝)其中B i是输出中对应于频率为f i的信号的振幅C n为某一频率为f n的交调的振幅若f n出现在fn = fi± 6 处( i = 1,2,3)则对应的SNR 应大于10 分贝(参 见附图) 4)f i 不得出现在f j 的接收带内(i, j = 1,2,3; i ≠ j ) 5)为简单起见f i 只取整数值且交调只需考虑二阶类型(即{ f i± f j } i, j = 1,2,3;) 和三阶类型(即{ f i ± f j ± f k } i, j,k = 1,2,3; )试按上述要求设计输入信号频率f1, f2, f3 问题B 下表给出了我国12 只足球队在1988—1989 年全国足球甲级联赛中的成绩要求 1) 设计一个依据这些成绩排出诸队名次的算法并给出用该算法排名次的结果 2) 把算法推广到任意N 个队的情况 3) 讨论数据应具备什么样的条件用你的方法才能够排出诸队的名次 对下表的说明

美国大学生数学建模竞赛赛题翻译

2015年美国大学生数学建模竞赛赛题翻译 2015年美国大学生数学竞赛正在进行,比赛时间为北京时间:2015年2月6日(星期五)上午9点—2月10日上午9点.竞赛以三人(本科生)为一组,在四天时间内,就指定的问题,完成该实际问题的数学建模的全过程,并就问题的重述、简化和假设及其合理性的论述、数学模型的建立和求解(及软件)、检验和改进、模型的优缺点及其可能的应用范围的自我评述等内容写出论文。 2015 MCM/ICM Problems 总计4题,参赛者可从MCM Problem A, MCM Problem B,ICM Problem C orICM Problem D等四道赛题中自由选择。 2015Contest Problems MCM PROBLEMS PROBLEM A: Eradicating Ebola The worldmedical association has announced that theirnewmedicationcould stop Ebola andcurepatients whose disease is not advanced. Build a realistic, sensible, andusefulmodel thatconsiders not onlythespread of the disease,thequantity of themedicine needed,possible feasible delivery systems(sending the medicine to where itis needed), (geographical)locations of delivery,speed of manufacturing of the va ccine ordrug, but also any othercritical factors your team considers necessaryas partof themodel to optimize theeradicationofEbola,orat least its current strain. Inadd ition to your modeling approach for thecontest, prepare a1—2 page non-technical letter for the world medicalassociation touse intheir announcement. 中文翻译: 问题一:根除埃博拉病毒 世界医学协会已经宣布他们的新药物能阻止埃博拉病毒并且可以治愈一些处于非晚期疾病患者。建立一个现实的,合理的并且有用的模型,该模型不仅考虑了疾病的蔓延,需要药物的量,可能可行的输送系统,输送的位置,疫苗或药物的生产速度,而且也要考虑其他重要的因素,诸如你的团队认为有必要作为模型的一部分来进行优化而使埃博拉病毒根除的一些因素,或者至少考虑当前的状态。除了你的用于比赛的建模方法外,为世界医学协会准备一份1-2页的非技术性的信,方便其在公告中使用。 PROBLEMB: Searchingforalost plane Recall the lostMalaysian flight MH370.Build agenericmathematicalmodel that could assist "searchers" in planninga useful search for a lost planefeared to have crashed in open water suchas the Atlantic, Pacific,Indian, Southern,or Arctic Ocean whil eflyingfrom PointA to Point B. Assume that there are no signals fromthe downed plane。Your model should recognize thattherearemany different types of planes forw

数学建模应该注意问题

一.关于参赛时间分配,竞赛共72个小时完成。 下题:今年是9月11日早上8:00在https://www.wendangku.net/doc/1a7790923.html,下载,9月14日早8:00交试题。 选题:这三天的时间按排基本如下:11日8:00-15:00左右选题,选题分为粗选,细选。粗选就是直观的看这两道题是否平时练习相关问题或方法的,选题要对每试题的每一问都要认真分析,大至看看基本能用哪些方法,做到心中有数,对两道题都分析后在选择自已能够容易完成的一题去做。选题的过程中要去查资料、找数据、看论文,通过这些工作,你可以发现找到的东西能否够解决你选的题。 做题:11日15点-13日22点左右。从第一天下午开始去做题,做题的过程分为问题分析,数据处理,模型建立,模型求解等,一会在下边要专门讨论。 换题:如果选题后做一些后其它问题不好处理,或者没有办法处理,有人就会想到换题,当然尽可能的不要换题,要是换题一定不能晚于11日20:00,否则就有做不完题的可能。当然也因人而宜。 写论文:最迟要在13日22:00开始,到14日凌晨5:00写完,尽可能让指导教师帮着修改。7:00打印,打印好后要仔细看一遍,有问题在修改。8:00交论文。写论文的过程贯穿于选题做题过程之中,我们在选题做题时就把做的一些东西分别处理好,只是这说的写论文就是把所做的题目的不同问题,不同部分都贯穿在一起,形成一篇有血有肉的论文。论文写作应该专门有一人在做题的过程中进行。 二、关于写论文 1.正确的论文格式: 论文属于科学性的文章,它有严格的书写格式规范,因此一篇好的论文一定要有正确的格式,就拿摘要来说吧,它要包括6 要素(问题,方法,模型,算法,结论,特色),它是一篇论文的概括,摘要的好坏将决定你的论文是否吸引评委的目光,但听阅卷老师说,有些论文的摘要里出现了大量的图表和程序,这都是不符合论文格式的,这种论文也不会取得好成绩,因此我们写论文时要端正态度,注意书写格式。 2、论文的写作: 论文的写作是至关重要的,其实大家最后的模型和结果都差不多,为什么有些队可以送全国,有些队可以拿省奖,而有些队却什么都拿不到,这关键在于论文的写作上面。一篇好的论文首先读上去便使人感到逻辑清晰,有条例性,能打动评委;其次,论文在语言上的表述也很重要,要注意用词的准确性;另外,一篇好的论文应有闪光点,有自己的特色,有自己的想法和思考在里面,总之,论文写作的好坏将直接影响到成绩的优劣。

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