2015-10-22
2510
Под оптимизацией понимают процесс выбора наилучшего варианта из всех возможных. С точки зрения инженерных расчетов методы оптимизации позволяют выбрать наилучший вариант конструкции, наилучшее распределение ресурсов, минимальный урон природной среде и т.п. В процессе решения задачи оптимизации необходимо найти оптимальные значения некоторых параметров, их называют проектными параметрами. Выбор оптимального решения проводится с помощью некоторой функции, называемой целевой функцией. Можно выделить 2 типа задач оптимизации – безусловные и условные. Безусловная задача оптимизации состоит в отыскании максимума или минимума функции (5.10) от п действительных переменных и определении соответствующих значений аргументов на некотором множестве G п -мерного пространства. Обычно рассматриваются задачи минимизации; к ним легко сводятся и задачи на поиск максимума путем замены знака целевой функции на противоположный. Условные задачи оптимизации – это такие, при формулировке которых задаются некоторые условия (ограничения) на множестве G. Здесь рассмотрим только безусловные задачи оптимизации.
|
|
|
ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Целевая функция:
Множество всевозможных решений:
 |
Ограничения:
 |
ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ:
ОСОБЕННОСТИ НАХОЖДЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ В ЗАДАЧАХ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
ФУНКЦИЯ ЛАГРАНЖА
 |
Метод Лагранжа сводит задачу нахождения
условного экстремума функции f (x)
к задаче нахождения
безусловного экстремума функции F (x, λ)
АЛГОРИТМ ДЕЙСТВИЙ
 |
1. Строится Лагранжиан F(x,λ);
 |
2. Ищутся частные производные
3. Решается система уравнений
В настоящее время оптимизация находит применение в науке, технике и в любой другой области человеческой деятельности.
Оптимизация - целенаправленная деятельность, заключающаяся в получении наилучших результатов при соответствующих условиях.
Постановка задачи оптимизации предполагает существование конкурирующих свойств процесса, например:
· количество продукции - расход сырья
· количество продукции - качество продукции
Выбор компромиcного варианта для указанных свойств и представляет собой процедуру решения оптимизационной задачи.
При постановке задачи оптимизации необходимо:
1. Наличие объекта оптимизации и цели оптимизации. При этом формулировка каждой задачи оптимизации должна требовать экстремального значения лишь одной величины, т.е. одновременно системе не должно приписываться два и более критериев оптимизации, т.к. практически всегда экстремум одного критерия не соответствует экстремуму другого. Приведем примеры.
|
|
|
Типичный пример неправильной постановки задачи оптимизации:
«Получить максимальную производительность при минимальной себестоимости».
Ошибка заключается в том, что ставится задача поиска оптимальности 2-х величин, противоречащих друг другу по своей сути.
Правильная постановка задачи могла быть следующая:
а) получить максимальную производительность при заданной себестоимости;
б) получить минимальную себестоимость при заданной производительности;
В первом случае критерий оптимизации - производительность а во втором - себестоимость.
2. Наличие ресурсов оптимизации, под которыми понимают возможность выбора значений некоторых параметров оптимизируемого объекта.
3. Возможность количественной оценки оптимизируемой величины, поскольку только в этом случае можно сравнивать эффекты от выбора тех или иных управляющих воздействий.
4. Учет ограничений. Обычно оптимизируемая величина связана с экономичностью работы рассматриваемого объекта (аппарат, цех, завод). Оптимизируемый вариант работы объекта должен оцениваться какой-то количественной мерой - критерием оптимальности.
Критерием оптимальности называется количественная оценка оптимизируемого качества объекта.На основании выбранного критерия оптимальности составляется целевая функция, представляющая собой зависимость критерия оптимальности от параметров, влияющих на ее значение. Вид критерия оптимальности или целевой функции определяется конкретной задачей оптимизации.
Таким образом, задача оптимизации сводится к нахождению экстремума целевой функции.
