数学规划建模.ppt

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1、最优化问题的数学模型的一般形式为：（1）（2）三个要素：决策变量decisionbariable，目标函数objectivefunction，约束条件constraints。（2）所确定的x的范围称为可行域feasibleregion，满足（2）的解x称为可行解feasiblesolution，同时满足（1）（2）的解x称为最优解Optimalsolution，整个可行域上的最优解称为全局最优解globaloptimalsolution，可行域中某个领域上的最优解称为局部最优解localoptimalsolution。最优解所对应的目标函数值称为最优值optimum。优化模型的分类（一）

2、按有无约束条件（2）可分为：1.无约束优化unconstrainedoptimization。2.约束优化constrainedoptimization。大部分实际问题都是约束优化问题。（二）按决策变量取值是否连续可分为：1.数学规划或连续优化。可继续划分为线性规划(LP)Linearprogramming和非线性规划(NLP)Nonlinearprogramming。在非线性规划中有一种规划叫做二次规划(QP)Quadraticprogramming，目标为二次函数，约束为线性函数。2.离散优化或组合优化。包含：整数规划(IP)Integerprogramming，整数规划中又包含很重

3、要的一类规划：0-1（整数）规划Zero-oneprogramming，这类规划问题的决策变量只取0或者1。（三）按目标的多少可分为：1.单目标规划。2.多目标规划。（四）按模型中参数和变量是否具有不确定性可分为：1.确定性规划。2.不确定性规划。（五）按问题求解的特性可分为：1.目标规划。2.动态规划。3.多层规划。4.网络优化。5.……等等。优化问题求解常用的软件LINGO软件和MATLAB软件。对于LINGO软件，线性优化求解程序通常使用单纯形法simplexmethod，单纯形法虽然在实际应用中是最好最有效的方法，但对某些问题具有指数阶的复杂性，为了能解大规模问题，也提供了内点算

4、法interiorpointmethod备选（LINGO中一般称为障碍法，即barrier），非线性优化求解程序采用的是顺序线性规划法，也可用顺序二次规划法，广义既约梯度法，另外可以使用多初始点（LINGO中称multistart）找多个局部最优解增加找全局最优解的可能，还具有全局求解程序—分解原问题成一系列的凸规划。软件介绍例1帆船生产计划SAILCO公司需要决定下四个季度的帆船生产量。下四个季度的帆船需求量分别是40条，60条，75条，25条，这些需求必须按时满足。每个季度正常的生产能力是40条帆船，每条船的生产费用为400美元。如果加班生产，每条船的生产费用为450美元。每个季度末

5、，每条船的库存费用为20美元。假定生产提前期为0，初始库存为10条船。如何安排生产可使总费用最小？分析:DEM－需求量，RP－正常生产的产量，OP－加班生产的产量，INV－库存量，则DEM,RP,OP,INV对每个季度都应该有一个对应的值，也就说他们都应该是一个由4个元素组成的数组，其中DEM是已知的，而RP,OP,INV是未知数。目标函数：正常生产费＋加班生产费＋储存费最小约束条件：1）能力限制：2）产品数量的平衡方程：4）变量非负3）初始库存：－引例－模型建立记四个季度组成的集合QUARTERS={1，2，3，4}，它们就是上面数组的下标集合，而数组DEM,RP,OP,INV对集合Q

6、UARTERS中的每个元素1，2，3，4分别对应于一个值。LINGO正是充分利用了这种数组及其下标的关系，引入了“集合”及其“属性”的概念，把QUARTERS={1，2，3，4}称为集合，把DEM,RP,OP,INV称为该集合的属性(即定义在该集合上的属性)。－集合与属性－QUARTERS集合的属性DEMRPOPINVQUARTERS集合2341－集合与属性－集合元素及集合的属性确定的所有变量集合QUARTERS的元素1234定义在集合QUARTERS上的属性DEMDEM(1)DEM(2)DEM(3)DEM(4)RPRP(1)RP(2)RP(3)RP(4)OPOP(1)OP(2)OP(3

7、)OP(4)INVINV(1)INV(2)INV(3)INV(4)－集合与属性－－程序编写－MODEL:!集合段：定义集合SET，元素member及其属性attribute；SETS:QUARTERS/1,2,3,4/:DEM,RP,OP,INV;ENDSETS!目标与约束段：没有开始和结束标记，顺序无关；MIN=@SUM(QUARTERS(I):400*RP(I)+450*OP(I)+20*INV(I));@FOR(QUARTER