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优化方法建模.pdf

发布:2017-09-24约3万字共74页下载文档
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第三章 优化建模与软件求解 • 本讲内容: • 优化建模的发展 • 无约束优化及求解 • 有约束最优化建模及案例 • Lingo软件介绍 • 国赛题欣赏 一、优化建模的发展 最优的思想很早就在人们的头脑中产生了 但是如何将这个思想用数学语言和方法来表达和解决 形成理论来指导工作是从20世纪40年代开始 过去几十年间优化理论与方法发展是十分迅速 优化方法在数学上是一种求极值的方法==应用数学的一个 分支 现在它已经渗透到科学、技术、工程、经济等各个领域 优化建模的发展 实际上人们做任何一件事情,不管是分析问题,还是进行 综合,做出决策,都要用一种标准来衡量一下是否达到了 最优 目标 在科学实验,生产技术改进,工程设计以及生产计划管理 社会经济问题中,人们总是希望采取种种措施,以便在有 限的资源条件下或规定的约束条件下得到最满意的效果 • 在实际生活当中,人们做任何事情,不管是分析问题, 还是进行决策,都要用一种标准衡量一下是否达到了最 优。 (比如基金人投资) • 在各种科学问题、工程问题、生产管理、社会经济问题 中,人们总是希望在有限的资源条件下,用尽可能小的 代价,获得最大的收获。(比如保险) • 以前解决最优化问题的数学方法只限于古典求导方法 和变分法(求无约束极值问题),拉格朗日 (Lagrange)乘数法解决等式约束下的条件极值问题。 • 计算机技术的出现,使得数学家研究出了许多最优化 方法和算法用以解决以前难以解决的问题。 二、无约束优化问题及用MATLAB求解 1. 一元函数无约束优化问题: min f (x ) x1 x x2 常用格式如下: (1)x= fminbnd (fun,x1,x2) (2 )x= fminbnd (fun,x1,x2 ,options) (3)[x,fval]= fminbnd (…) (4 )[x,fval ,exitflag]= fminbnd (…) (5)[x,fval ,exitflag ,output]= fminbnd (…) 其中等式(3)、(4 )、(5)的右边可选用(1)或(2 ) 的等式右边. 函数fminbnd的算法基于黄金分割法和二次插值法,它要求目 标函数必须是连续函数,并可能只给出局部最优解. x x x 例 1 求 = 2 e sin x 在0 8 中的最小值与最大值. 主程序为wliti1.m: f=2*exp(-x).*sin(x); fplot(f,[0,8]); %作图语句 [xmin,ymin]=fminbnd (f, 0,8) f1=-2*exp(-x).*sin (x); [xmax,ymax]=fminbnd (f1, 0,8) 运行结果: xmin = 3.9270 ymin = -0.0279 xmax = 0.7854 ymax = 0.6448 2.多元函数无约束优化问题 标准型为:min F (X ) 命令格式为: (1)x= fminunc (fun,X0 );或x=fminsearch (fun,X0 ) (2 )x= fminunc (fun,X0 ,options); 或x=fminsearch (fun,X0 ,options) (3)[x,fval]= fminunc (...); 或[x,fval]= fminsearch (...) (4 )[x,fval
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