Нелинейное программирование
![]()
|
Южно-Уральский Государственный Университет Кафедра АиУ реферат на тему: Нелинейное программирование Выполнил: Пушников А. А., ПС-263. Проверил: Разнополов О.А. Челябинск – 2003. Оглавление Постановка задачи нелинейного программирования Критерии оптимальности в задачах с ограничениями Задачи с ограничением в виде равенств Множители Лагранжа Условия Куна-Таккера Условия Куна-Таккера и задача Куна-Таккера Интерпретация условий Куна-Таккера Теоремы Куна-Таккера Функции нескольких переменных Методы прямого поиска Метод поиска по симплексу (S2 - метод) Метод поиска Хука-Дживса 1. Постановка задачи нелинейного программирования. В задаче нелинейного программирования (НЛП) требуется найти значение многомерной переменной х=( ![]() ![]() а переменные ![]() ![]() ![]() Иногда в формулировке задачи ограничения (1) имеют противоположные знаки неравенств. Учитывая, однако, что если ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 2. Критерии оптимальности в задачах с ограничениями.Ряд инженерных задач связан с оптимизацией при наличии некоторого количества ограничений на управляемые переменные. Такие ограничения существенно уменьшают размеры области, в которой проводится поиск оптимума. На первый взгляд может показаться, что уменьшение размеров допустимой области должно упростить процедуру поиска оптимума. Между тем, напротив, процесс оптимизации становится более сложным, поскольку установленные выше критерии оптимальности нельзя использовать при наличии ограничений. При этом может нарушаться даже основное условие, в соответствии с которым оптимум должен достигаться в стационарной точке, характеризующейся нулевым градиентом. Например, безусловный минимум функции ![]() ![]() ![]() 2.1. Задачи с ограничениями в виде равенствРассмотрим общую задачу оптимизации, содержащую несколько ограничений в виде равенств: Минимизировать ![]() при ограничениях ![]() Эта задача в принципе может быть решена как задача безусловной оптимизации, полученная путем исключения из целевой функции k независимых переменных с помощью заданных равенств. Наличие ограничений в виде равенств фактически позволяет уменьшить размерность исходной задачи с n до n-k.. В качестве иллюстрации рассмотрим следующий пример. Пример 1 Минимизировать ![]() при ограничении ![]() Исключив переменную ![]() ![]() оптимизационную задачу с двумя переменными без ограничений min ![]() Метод исключения переменных применим лишь в тех случаях, когда уравнения, представляющие ограничения, можно разрешить относительно некоторого конкретного набора независимых переменных. При наличии большого числа ограничений в виде равенств, процесс исключения переменных становится весьма трудоемкой процедурой. Кроме того, возможны ситуации, когда уравнение не удается разрешить относительно переменной. В частности, если в примере 1 ограничение ![]() ![]() то получить аналитическое выражение какой-либо из переменных через другие не представляется возможным. Таким образом, при решении задач, содержащих сложные ограничения в виде равенств, целесообразно использовать метод множителей Лагранжа, описание которого дается в следующем разделе. |