让我们回到鲁棒对等的基础概念,即,假设A.1~A.3,并重点关注A.3。这一假设不是“普遍真理”——事实上,确实有一些约束要求是不能被违反的(例如,你不能要求一个负的供应),但是某些对约束的违反,虽然是不可取的,但在某种程度上它们是被允许存在的(例如,有时你可以通过一些“紧急措施”容忍某种资源短缺,如在市场购买它、雇用分包商、办理贷款等)。对这种针对数据不确定性的“软”约束进行免疫,也许应该用一种比一般的鲁棒对等方法更灵活的方式来完成。在前一种情况下,我们需要确保约束对来自给定不确定性集的所有数据都具有有效性,而不关心数据在该集合之外时会发生什么。对于软约束,我们也可以考虑在后一种情况下会发生什么,也就是说,当数据远离不确定性集时,通过确保约束的控制恶化来考虑。下面是针对上述要求的一个简单数学模型。
考虑变量 x 中的不确定线性约束
其中, ζ 是扰动向量(参考式(1.3.4)和式(1.3.5))。令 Z + 是所有“物理上可能的”扰动的集合, Z ⊂ Z + 是扰动的“正常范围”——满足约束条件的范围。使用一般的鲁棒对等方法,我们处理唯一的扰动集 Z ,并要求一个候选解 x 来满足所有 ζ ∈ Z 的约束。在我们的新方法中,我们增加了这样一个要求:当 ζ ∈ Z + \ Z (这是超出正常范围的“物理上可能的”扰动)时,对约束的违反程度应该以一个常数乘以 ζ 到 Z 的距离为界限。这两个要求——对 ζ ∈ Z 的约束的有效性以及在 ζ ∈ Z + \ Z 时违反约束的界限,可以由
表示,其中, α ≥0是给定的“全局灵敏度”。
为了让这一个要求易于处理,我们在处理步骤中添加了一些结构。具体来说,我们有如下假设。
(G.a)扰动向量 ζ 的正常范围 Z 是一个非空闭凸集;
(G.b)所有“物理上可能的”扰动的集合 Z + 是一个 Z 和闭凸锥 L 的和:
(G.c)我们测量从点 ζ ∈ Z + 到扰动集 Z 的正常范围的距离,这种方法和 Z + 的结构(3.1.2)一致,具体如下式
其中,
是ℝ
L
的固定范数。
在接下来的内容中,我们将(G.a~G.c)中的三重算子
作为不确定约束(3.1.1)的一个扰动结构。
定义3.1.1
给定
α
≥0和扰动结构
,如果
x
满足半无限约束
我们认为向量 x 是不确定线性约束(3.1.1)的全局鲁棒可行解,具有全局灵敏度 α 。我们将半无限约束(3.1.4)称为不确定约束(3.1.1)的全局鲁棒对等(GRC)。
注意,全局灵敏度 α =0对应于最保守的状态,其中约束必须满足所有物理上可能的扰动;当 α =0时,GRC成为 Z + 在扰动集作用下的不确定约束的一般RC。 α 越大,GRC的保守性越小。
现在,给出了一个含仿射扰动数据的不确定线性优化规划
(不失一般性地,我们假设目标是确定的)和扰动结构
,我们可以用它的全局鲁棒对等替换每一个约束,从而以式(3.1.5)的GRC结束。在这个构造中,我们可以将不同灵敏度参数
α
与不同约束联系起来。此外,我们可以将这些灵敏度作为设计变量而不是固定参数,在这些变量上添加线性约束,并且
x
和
α
的优化函数都是原始目标和灵敏度加权和的混合目标函数。