pyomo：如何仅在 Set 的一部分中索引变量？

Question

我正在尝试在 pyomo 优化模型中跟踪 SOC。我有许多 BEV，我想跟踪每个 SOC。我传递给pe.Objective 的表达式如下所示：

sum(sum(model.SOC[t+1, b] - model.SOC[t, b] for b in model.buses) for t in model.times)

model.buses 和model.times 是我声明为pe.Set 的两个集合。时间从 (0, ...., 95) 开始。因此，在model.times 的最后一次迭代中，它会尝试访问model.SOC[96, b]，这会导致KeyError。

有没有办法告诉 pyomo 找出集合的最后一个元素来防止这个错误？

有点像：

sum(sum(model.SOC[t+1, b] - model.SOC[t, b] for b in model.buses) for t in model.times[0:-2])

不幸的是，这也引发了一个错误：

IndexError: times indices must be integers, not slice

这是一个应该重现错误的最小示例：

import pyomo.environ as pe

solver = pe.SolverFactory('glpk')
model = pe.ConcreteModel('Test')
model.times = pe.Set(initialize=list(range(96)))
model.buses = pe.Set(initialize=list(range(5)))
model.SOC = pe.Var(model.times*model.buses, domain=pe.PositiveReals)

def example_rule(model):
    return sum(sum(model.SOC[t+1, b] - model.SOC[t, b] for b in model.buses) for t in model.times)

model.obj = pe.Objective(rule=example_rule, sense=pe.maximize)

model.pprint()

非常感谢！

Answer 1

是的，有几种方法可以做到这一点。首先，如果要索引的集合是有序的（这是默认设置），您可以通过各种方式对集合使用first、last 和prev 方法。 （请参阅下面我对您的代码所做的修改）

其次，您始终可以构建自己的子集并将其放入模型中或不放入。下面的第二个模型显示了任意复杂子集的构造并将其放入模型中。该集合可以用作目标或约束的基础。

这个解决方案类似于这个answer

import pyomo.environ as pe

solver = pe.SolverFactory('glpk')
model = pe.ConcreteModel('Test')
model.times = pe.Set(initialize=list(range(5)), ordered=True)  # ordered is default, this is for clarity...
model.buses = pe.Set(initialize=list(range(2)))
model.SOC = pe.Var(model.times*model.buses, domain=pe.PositiveReals)

def example_rule(model):
    return sum(sum(model.SOC[t+1, b] - model.SOC[t, b] for b in model.buses) for t in model.times if t != model.times.last())

model.obj = pe.Objective(rule=example_rule, sense=pe.maximize)

model.pprint()


# making your own subset...
times = 10
model2 = pe.ConcreteModel("other")
model2.times = pe.Set(initialize=range(times))
# make a subset of the even values that are no more than 4 values close to the end....
model2.times_subset = pe.Set(initialize=[t for t in model2.times if t%2==0 and t <= times-4])

model2.pprint()

产量：

3 Set Declarations
    SOC_index : Size=1, Index=None, Ordered=True
        Key  : Dimen : Domain      : Size : Members
        None :     2 : times*buses :   10 : {(0, 0), (0, 1), (1, 0), (1, 1), (2, 0), (2, 1), (3, 0), (3, 1), (4, 0), (4, 1)}
    buses : Size=1, Index=None, Ordered=Insertion
        Key  : Dimen : Domain : Size : Members
        None :     1 :    Any :    2 : {0, 1}
    times : Size=1, Index=None, Ordered=Insertion
        Key  : Dimen : Domain : Size : Members
        None :     1 :    Any :    5 : {0, 1, 2, 3, 4}

1 Var Declarations
    SOC : Size=10, Index=SOC_index
        Key    : Lower : Value : Upper : Fixed : Stale : Domain
        (0, 0) :     0 :  None :  None : False :  True : PositiveReals
        (0, 1) :     0 :  None :  None : False :  True : PositiveReals
        (1, 0) :     0 :  None :  None : False :  True : PositiveReals
        (1, 1) :     0 :  None :  None : False :  True : PositiveReals
        (2, 0) :     0 :  None :  None : False :  True : PositiveReals
        (2, 1) :     0 :  None :  None : False :  True : PositiveReals
        (3, 0) :     0 :  None :  None : False :  True : PositiveReals
        (3, 1) :     0 :  None :  None : False :  True : PositiveReals
        (4, 0) :     0 :  None :  None : False :  True : PositiveReals
        (4, 1) :     0 :  None :  None : False :  True : PositiveReals

1 Objective Declarations
    obj : Size=1, Index=None, Active=True
        Key  : Active : Sense    : Expression
        None :   True : maximize : SOC[1,0] - SOC[0,0] + SOC[1,1] - SOC[0,1] + SOC[2,0] - SOC[1,0] + SOC[2,1] - SOC[1,1] + SOC[3,0] - SOC[2,0] + SOC[3,1] - SOC[2,1] + SOC[4,0] - SOC[3,0] + SOC[4,1] - SOC[3,1]

5 Declarations: times buses SOC_index SOC obj
2 Set Declarations
    times : Size=1, Index=None, Ordered=Insertion
        Key  : Dimen : Domain : Size : Members
        None :     1 :    Any :   10 : {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
    times_subset : Size=1, Index=None, Ordered=Insertion
        Key  : Dimen : Domain : Size : Members
        None :     1 :    Any :    4 : {0, 2, 4, 6}

2 Declarations: times times_subset
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