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Probabilistic constrained optimization on flow networks

Schuster, Michael ; Strauch, Elisa ; Gugat, Martin ; Lang, Jens (2024)
Probabilistic constrained optimization on flow networks.
In: Optimization and Engineering, 2022, 23 (2)
doi: 10.26083/tuprints-00023486
Artikel, Zweitveröffentlichung, Verlagsversion

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Kurzbeschreibung (Abstract)

Uncertainty often plays an important role in dynamic flow problems. In this paper, we consider both, a stationary and a dynamic flow model with uncertain boundary data on networks. We introduce two different ways how to compute the probability for random boundary data to be feasible, discussing their advantages and disadvantages. In this context, feasible means, that the flow corresponding to the random boundary data meets some box constraints at the network junctions. The first method is the spheric radial decomposition and the second method is a kernel density estimation. In both settings, we consider certain optimization problems and we compute derivatives of the probabilistic constraint using the kernel density estimator. Moreover, we derive necessary optimality conditions for an approximated problem for the stationary and the dynamic case. Throughout the paper, we use numerical examples to illustrate our results by comparing them with a classical Monte Carlo approach to compute the desired probability.

Typ des Eintrags: Artikel
Erschienen: 2024
Autor(en): Schuster, Michael ; Strauch, Elisa ; Gugat, Martin ; Lang, Jens
Art des Eintrags: Zweitveröffentlichung
Titel: Probabilistic constrained optimization on flow networks
Sprache: Englisch
Publikationsjahr: 30 April 2024
Ort: Darmstadt
Publikationsdatum der Erstveröffentlichung: 2022
Ort der Erstveröffentlichung: Dordrecht
Verlag: Springer Science
Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: Optimization and Engineering
Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: 23
(Heft-)Nummer: 2
DOI: 10.26083/tuprints-00023486
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/23486
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Herkunft: Zweitveröffentlichung DeepGreen
Kurzbeschreibung (Abstract):

Uncertainty often plays an important role in dynamic flow problems. In this paper, we consider both, a stationary and a dynamic flow model with uncertain boundary data on networks. We introduce two different ways how to compute the probability for random boundary data to be feasible, discussing their advantages and disadvantages. In this context, feasible means, that the flow corresponding to the random boundary data meets some box constraints at the network junctions. The first method is the spheric radial decomposition and the second method is a kernel density estimation. In both settings, we consider certain optimization problems and we compute derivatives of the probabilistic constraint using the kernel density estimator. Moreover, we derive necessary optimality conditions for an approximated problem for the stationary and the dynamic case. Throughout the paper, we use numerical examples to illustrate our results by comparing them with a classical Monte Carlo approach to compute the desired probability.

Freie Schlagworte: Probabilistic constraints, Uncertain boundary data, Spheric radial decomposition, Kernel density estimation, Gas networks, Contamination of water
Status: Verlagsversion
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-234866
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 510 Mathematik
Fachbereich(e)/-gebiet(e): DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio)
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Transregios
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Transregios > TRR 154 Mathematische Modellierung, Simulation und Optimierung am Beispiel von Gasnetzwerken
04 Fachbereich Mathematik
04 Fachbereich Mathematik > Numerik und wissenschaftliches Rechnen
Hinterlegungsdatum: 30 Apr 2024 12:49
Letzte Änderung: 13 Mai 2024 09:09
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