文档介绍：数学建模与数学实验
后勤工程学院数学教研室
非线性规划
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实验目的
实验内容
2、掌握用数学软件求解优化问题。
1、直观了解非线性规划的基本内容。
1、非线性规划的基本理论。
4、实验作业。
2、用数学软件求解非线性规划。
3、钢管订购及运输优化模型
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*非线性规划的基本解法
非线性规划的基本概念
非线性规划
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定义如果目标函数或约束条件中至少有一个是非线性函数时的最优化问题就叫做非线性规划问题.
非现性规划的基本概念
一般形式:
(1)
其中, 是定义在 En 上的实值函数,简记:
其它情况: 求目标函数的最大值或约束条件为小于等于零的情况,都可通过取其相反数化为上述一般形式.
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定义1 把满足问题(1)中条件的解称为可行解(或可行点),所有可行点的集合称为可行集(或可行域).
问题(1)可简记为.
定义2 对于问题(1),设,若存在,使得对一切
,且,都有,则称X*是f(X)在D上的局部极小值点(局部最优解).特别地当时,若,则称X*是f(X)在D上的严格局部极小值点(严格局部最优解).
定义3 对于问题(1),设,对任意的,都有则称X*是f(X)在D上的全局极小值点(全局最优解).特别地当
时,若,则称X*是f(X)在D上的严格全局极小值点(严格全局最优解).
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非线性规划的基本解法
SUTM外点法
SUTM内点法(障碍罚函数法)
1、罚函数法
2、近似规划法
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罚函数法
罚函数法基本思想是通过构造罚函数把约束问题转化为一系列无约束最优化问题,.
其一为SUMT外点法,其二为SUMT内点法.
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其中T(X,M)称为罚函数,M称为罚因子,带M的项称为罚项,这里的罚函数只对不满足约束条件的点实行惩罚:当时,满足各,故罚项=0,,必有的约束条件,故罚项>0,要受惩罚.
SUTM外点法
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罚函数法的缺点是:每个近似最优解Xk往往不是容许解,而只能近似满足约束,在实际问题中这种结果可能不能使用;在解一系列无约束问题中,计算量太大,特别是随着Mk的增大,可能导致错误.
1、任意给定初始点X0,取M1>1,给定允许误差,令k=1;
2、求无约束极值问题的最优解,设为Xk=X(Mk),即
;
3、若存在,使,则取Mk>M( )令k=k+1返回(2),否则,.
计算时也可将收敛性判别准则改为.
SUTM外点法(罚函数法)的迭代步骤
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SUTM内点法(障碍函数法)
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