dimensions - scipy.optimize.minimize 中的维度问题
问题描述
我遇到了一些尺寸问题，但我已经检查了所有约束尺寸并且似乎没有错误，如果有人可以帮助我，我将不胜感激。
# Librerias necesarias
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.optimize import minimize
# Constantes de eficiencia de los conversores del EH
# CHP
n_W = 0.3 # Electricidad
n_Q = 0.45 # Termal
# AB
n_T = 0.8 # Termal
# CERG
COP_CERG = 3
# WARG
COP_WARG = 0.7
# Limites superiores
v_p_CHP = np.array([0,300,450,0])
v_p_AB = np.array([0,0,900,0])
v_p_CERG = np.array([0,0,0,400])
v_p_WARG = np.array([0,0,0,400])
# Limites inferiores
v_d_CHP = np.array([0,300/2,450/2,0])
v_d_AB = np.array([0,0,0,0])
v_d_CERG = np.array([0,0,0,0])
v_d_WARG = np.array([0,0,0,0])
# Precio del gas
P_g = 0.02 #kW/h
# Precio electricidad
P_e = np.array([0,40,20,35,40,60,110,120,115,75,80,120,90,70,60,40])
# Demanda de electricidad, calefacción y refrigeración
D_h = np.array([0,200,320,400,580,550,520,500,470,420,320,200])
D_e = np.array([0,150,210,180,175,180,210,160])
D_c = np.array([0,0,25,50,75,125,150,125,75,50,25,0])
# Matrices de espeficicacion por componente
M = 4 # Numero de vectores de energia (Electricidad,gas,calefaccion y regrigeracion)
zero_vect_v = np.zeros((1,4))
zero_vect_h = np.zeros((4,1))
# H_CHP
H_CHP = np.array([[0,0,0,0],
[n_W,0,0,0],
[n_Q,0,0,0],
[0,0,0,0]])
# H_AB
H_AB = np.array([[0,0,0,0],
[0,0,0,0],
[n_T,0,0,0],
[0,0,0,0]])
# H_WARG
H_WARG = np.array([[0,0,0,0],
[0,0,0,0],
[0,0,0,0],
[0,0,COP_WARG,0]])
# H_CERG
H_CERG = np.array([[0,0,0,0],
[0,0,0,0],
[0,0,0,0],
[0,COP_CERG,0,0]])
# Matrices de interconección
def T_o_AB(X):
return np.diag([0,0,X[5],0])
def T_o_CHP(X):
return np.diag([0,X[2],X[3],0])
T_o_CERG = np.diag([0,0,0,1])
T_o_WARG = np.diag([0,0,0,1])
def T_o_EDS(X):
return np.diag([0,X[0],0,0])
def T_AB_i(X):
return np.diag([1-X[1],0,0,0])
def T_CHP_i(X):
return np.diag([X[1],0,0,0])
def T_CERG_CHP(X):
return np.diag([0,1-X[2],0,0])
def T_CERG_i(X):
return np.diag([0,1,1-X[0],0])
def T_WARG_AB(X):
return np.diag([0,0,1-X[5],0])
def T_WARG_CHP(X):
return np.diag([0,0,X[4],0])
T_zero = np.zeros((M,M))
I = np.identity(M)
# Costo de la electricidad por horas
# Dominio del tiempo (rangos de tiempo)
P_tiempo = np.arange(1,25,1)
# Definicion del vector de demanda eléctrica
P_e_vect_1 = np.zeros((P_tiempo.shape[0]))
P_e_vect_1[(P_tiempo>=0) & (P_tiempo<=2)] = P_e[1]
P_e_vect_1[(P_tiempo>2) & (P_tiempo<=6)] = P_e[2]
P_e_vect_1[(P_tiempo>6) & (P_tiempo<=7)] = P_e[3]
P_e_vect_1[(P_tiempo>7) & (P_tiempo<=8)] = P_e[4]
P_e_vect_1[(P_tiempo>8) & (P_tiempo<=9)] = P_e[5]
P_e_vect_1[(P_tiempo>9) & (P_tiempo<=10)] = P_e[6]
P_e_vect_1[(P_tiempo>10) & (P_tiempo<=12)] = P_e[7]
P_e_vect_1[(P_tiempo>12) & (P_tiempo<=13)] = P_e[8]
P_e_vect_1[(P_tiempo>13) & (P_tiempo<=15)] = P_e[9]
P_e_vect_1[(P_tiempo>15) & (P_tiempo<=19)] = P_e[10]
P_e_vect_1[(P_tiempo>19) & (P_tiempo<=20)] = P_e[11]
P_e_vect_1[(P_tiempo>20) & (P_tiempo<=21)] = P_e[12]
P_e_vect_1[(P_tiempo>21) & (P_tiempo<=22)] = P_e[13]
P_e_vect_1[(P_tiempo>22) & (P_tiempo<=23)] = P_e[14]
P_e_vect_1[(P_tiempo>23) & (P_tiempo<=24)] = P_e[15]
P_e_vect_1 = P_e_vect_1/1000
# Demanda
# Definicion del vector para demanda electricidad
P_e_vect_d_1 = np.zeros((P_tiempo.shape[0]))
P_e_vect_d_1[(P_tiempo>=0) & (P_tiempo<=8)] = D_e[1]
P_e_vect_d_1[(P_tiempo>8) & (P_tiempo<=12)] = D_e[2]
P_e_vect_d_1[(P_tiempo>12) & (P_tiempo<=15)] = D_e[3]
P_e_vect_d_1[(P_tiempo>15) & (P_tiempo<=18)] = D_e[4]
P_e_vect_d_1[(P_tiempo>18) & (P_tiempo<=19)] = D_e[5]
P_e_vect_d_1[(P_tiempo>19) & (P_tiempo<=20)] = D_e[6]
P_e_vect_d_1[(P_tiempo>20) & (P_tiempo<=24)] = D_e[7]
# Definicion del vector para demanda refrigeracion
P_c_vect_d_1 = np.zeros((P_tiempo.shape[0]))
P_c_vect_d_1[(P_tiempo>=0) & (P_tiempo<=9)] = D_c[1]
P_c_vect_d_1[(P_tiempo>=9) & (P_tiempo<=10)] = D_c[2]
P_c_vect_d_1[(P_tiempo>=10) & (P_tiempo<=12)] = D_c[3]
P_c_vect_d_1[(P_tiempo>=12) & (P_tiempo<=13)] = D_c[4]
P_c_vect_d_1[(P_tiempo>=13) & (P_tiempo<=14)] = D_c[5]
P_c_vect_d_1[(P_tiempo>=14) & (P_tiempo<=15)] = D_c[6]
P_c_vect_d_1[(P_tiempo>=15) & (P_tiempo<=16)] = D_c[7]
P_c_vect_d_1[(P_tiempo>=16) & (P_tiempo<=17)] = D_c[8]
P_c_vect_d_1[(P_tiempo>=17) & (P_tiempo<=18)] = D_c[9]
P_c_vect_d_1[(P_tiempo>=18) & (P_tiempo<=19)] = D_c[10]
P_c_vect_d_1[(P_tiempo>=19) & (P_tiempo<=24)] = D_c[11]
# Definicion del vector para demanda calefaccion
P_h_vect_d_1 = np.zeros((P_tiempo.shape[0]))
P_h_vect_d_1[(P_tiempo>=0) & (P_tiempo<=6)] = D_h[1]
P_h_vect_d_1[(P_tiempo>=6) & (P_tiempo<=7)] = D_h[2]
P_h_vect_d_1[(P_tiempo>=7) & (P_tiempo<=8)] = D_h[3]
P_h_vect_d_1[(P_tiempo>=8) & (P_tiempo<=12)] = D_h[4]
P_h_vect_d_1[(P_tiempo>=12) & (P_tiempo<=13)] = D_h[5]
P_h_vect_d_1[(P_tiempo>=13) & (P_tiempo<=14)] = D_h[6]
P_h_vect_d_1[(P_tiempo>=14) & (P_tiempo<=16)] = D_h[7]
P_h_vect_d_1[(P_tiempo>=16) & (P_tiempo<=17)] = D_h[8]
P_h_vect_d_1[(P_tiempo>=17) & (P_tiempo<=21)] = D_h[9]
P_h_vect_d_1[(P_tiempo>=21) & (P_tiempo<=23)] = D_h[10]
P_h_vect_d_1[(P_tiempo>=23) & (P_tiempo<=24)] = D_h[11]
# Arreglo de dimensiones
P_e_vect_d_1 = np.array([P_e_vect_d_1])
P_c_vect_d_1 = np.array([P_c_vect_d_1])
P_h_vect_d_1 = np.array([P_h_vect_d_1])
# Concatenar los vectores de demanda
Vout = np.concatenate((np.zeros((1,24)),P_e_vect_d_1,P_h_vect_d_1,P_c_vect_d_1),axis=0)
Vout = Vout.T
# Construccion de matriz H
def H_matrix(X):
return T_o_EDS(X)*I + T_o_AB(X)*H_AB*T_AB_i(X)*I + T_o_CHP(X)*H_CHP*T_CHP_i(X)*I + T_o_CERG@H_CERG*(T_CERG_i(X)*I + T_CERG_CHP(X)*H_CHP*T_CHP_i(X)*I) + T_o_WARG@H_WARG*(T_WARG_AB(X)*H_AB*T_AB_i(X)*I + T_WARG_CHP(X)*H_CHP*T_CHP_i(X)*I)
save_results = [] # Lista para guardar los resultados
# Problema de optimizacion
for t in P_tiempo:
# Definicion de la funcion de costo
def objective_function(X):
return P_e_vect_1[t-1]*X[7] + P_g*X[6]
# Restricciones
cons = ({'type': 'eq',
'fun': lambda X: H_matrix(X)@np.array([[X[6]],[X[7]],[0],[0]]) - Vout[t-1,:].T },
{'type': 'eq',
'fun': lambda X: H_CHP@np.array([[X[1]*X[6]],[0],[0],[0]]) - np.array([[0],[X[8]],[X[9]],[0]])},
{'type': 'eq',
'fun': lambda X: H_AB@np.array([[(1-X[1])*X[6]],[0],[0],[0]]) - np.array([[0],[0],[X[10]],[0]])},
{'type': 'eq',
'fun': lambda X: H_WARG@np.array([[0],[0],[X[4]*X[9]+(1-X[5])*X[10]],[0]]) - np.array([[0],[0],[0],[X[12]]])},
{'type': 'eq',
'fun': lambda X: H_CERG@np.array([[0],[(1-X[0])*X[7]+(1-X[2])*X[8]],[0],[0]]) - np.array([[0],[0],[0],[X[11]]])},
{'type': 'ineq',
'fun': lambda X: -(X[0]-1)*X[7]},
{'type': 'ineq',
'fun': lambda X: -(H_CHP@np.array([[X[1]*X[6]],[0],[0],[0]]) - v_p_CHP.T)},
{'type': 'ineq',
'fun': lambda X: -(H_AB@np.array([[(1-X[1])*X[6]],[0],[0],[0]]) - v_p_AB.T)},
{'type': 'ineq',
'fun': lambda X: -(H_WARG@np.array([[0],[0],[X[4]*X[9]+(1-X[5])*X[10]],[0]]) - v_p_WARG.T)},
{'type': 'ineq',
'fun': lambda X: -(H_CERG@np.array([[0],[(1-X[0])*X[7]+(1-X[2])*X[8]],[0],[0]]) - v_p_CERG.T)},
{'type': 'ineq',
'fun': lambda X: -(v_d_CHP.T - H_CHP@np.array([[X[1]*X[6]],[0],[0],[0]]))},
{'type': 'ineq',
'fun': lambda X: (H_AB@np.array([[(1-X[1])*X[6]],[0],[0],[0]]))},
{'type': 'ineq',
'fun': lambda X: (H_WARG@np.array([[0],[0],[X[4]*X[9]+(1-X[5])*X[10]],[0]]))},
{'type': 'ineq',
'fun': lambda X: (H_CERG@np.array([[0],[(1-X[0])*X[7]+(1-X[2])*X[8]],[0],[0]]))})
# Condicion inicial
if t == 1:
x0 = np.zeros((13,1))
else:
x0 = save_results[t-2]
# Bounds
bnds = ((0, 1),(0, 1),(0, 1),(0, 1),(0, 1),(0, 1),(0, None),(0, None),(0, None),(0, None),(0, None),(0, None),(0, None))
# Problema de optimizacion
sol = minimize(objective_function,x0,constraints=cons,bounds=bnds)
solution = sol.x
save_results.append(solution)
它显示此错误：ValueError：连接轴的所有输入数组维度必须完全匹配，但沿维度 1，索引 0 处的数组大小为 4，索引 1 处的数组大小为 1。
我查看了 eq 约束，因为显然存在错误，但矩阵和向量的所有维度都匹配。
解决方案
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