系统的优化90课件.ppt

1、LOGO第二节zjjclwzj163张家界市慈利县第一中学张家界市慈利县第一中学 王作建王作建技术与设计技术与设计2第三单元第三单元第1页，共21页。系统的优化系统的优化http:/一一.系统优化的意义系统优化的意义 我们学校的食堂一到午饭时间，大家就要排我们学校的食堂一到午饭时间，大家就要排着长队等候。如何减少学生就餐排队时间？请你提着长队等候。如何减少学生就餐排队时间？请你提出这一问题的几种解决方案并选择最可行的办法。出这一问题的几种解决方案并选择最可行的办法。第2页，共21页。系统的优化系统的优化http:/一一.系统优化的意义系统优化的意义 系统优化的定义：系统优化的定义：在给定的条件

2、下，根据系统的优化目标，采取在给定的条件下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化。一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化。第3页，共21页。系统的优化系统的优化http:/二二.影响系统优化的因素影响系统优化的因素第4页，共21页。系统的优化系统的优化http:/二二.影响系统优化的因素影响系统优化的因素v 目标：实现增产、增收，提高土地利用率。v 条件：农作物的生长特性、天气、气候等。v 手段：利用农作物生长的季节差、时间差，把相同或不同类的农作物套种在一起，有“麦、棉、瓜”，“麦、棉、菜”，“麦、瓜、棉、玉米”等多种模式供选择。v 某地区因地制宜地选择了“

3、麦、瓜、棉、红薯”的套种模式，在正常天气条件下，按照套种的技术要求操作，夏季可收小麦（350400）千克/亩，红薯2500千克/亩，无籽西瓜5000千克/亩，秋季产籽棉225千克/亩，平均每亩收入超过3000元，比原先提高了近五成。第5页，共21页。系统的优化系统的优化http:/二二.影响系统优化的因素影响系统优化的因素 1.1.影响农作物产量提高的因素有哪些？影响农作物产量提高的因素有哪些？农作物的生长特征、天气、气候、套种技术水平、田间农作物的生长特征、天气、气候、套种技术水平、田间管理、病虫害防治等因素。管理、病虫害防治等因素。2.2.哪些因素是可以人为调节的？哪些因素是可以人为调节的

4、？套种技术水平、田间管理、病虫害防治套种技术水平、田间管理、病虫害防治指对系统的目标产生显著影响，并且可以人为调节指对系统的目标产生显著影响，并且可以人为调节的因素。的因素。3.3.影响系统优化的因素指什么？影响系统优化的因素指什么？第6页，共21页。系统的优化系统的优化http:/二二.影响系统优化的因素影响系统优化的因素分组讨论分组讨论：我们地区，可采取哪些提高农作物的产量的措我们地区，可采取哪些提高农作物的产量的措施呢？施呢？系统优化应考虑的三个要素：系统优化应考虑的三个要素：1）目标与目标函数：优化追求的目标要适度；目标与目标函数：优化追求的目标要适度；2）约束条件：对目标函数起限制作

5、用，约束条件：对目标函数起限制作用，不能人为不能人为 调节；调节；3）影响因素：对目标函数产生影响，可人为调节。影响因素：对目标函数产生影响，可人为调节。第7页，共21页。系统的优化系统的优化http:/ 对于比较复杂的系统，我们对其特征对于比较复杂的系统，我们对其特征了解不够，需要运用一定的数学的手段描了解不够，需要运用一定的数学的手段描述它，进行定量分析，从而找到合适的解述它，进行定量分析，从而找到合适的解决方案。决方案。第8页，共21页。系统的优化系统的优化http:/三三.系统最优化方法系统最优化方法案例案例1 在江边一侧有在江边一侧有A、B两个工厂，它们到江边的距两个工厂，它们到江边

6、的距离分别是离分别是2km和和3km，设两工厂沿江方向的距离是，设两工厂沿江方向的距离是3.5km，现在要在江边修建一个码头，使得两厂的产，现在要在江边修建一个码头，使得两厂的产品能够顺利过江，问码头应建在什么位置，才能使运品能够顺利过江，问码头应建在什么位置，才能使运输路线最短？输路线最短？第9页，共21页。系统的优化系统的优化http:/ 三三.系统最优化方法系统最优化方法 根据要求可画出下图，在江边根据要求可画出下图，在江边DE上求一点上求一点C，使，使C到到A、B两厂的距离之和为最短。两厂的距离之和为最短。数学模型为：数学模型为：Smin=AC+BC2km3km3.5km 过过A点作关

7、于直线点作关于直线DE的对称点的对称点A1，连接，连接A1B与与DE相相交于交于C，这一点既为所求的码头的地点。，这一点既为所求的码头的地点。第10页，共21页。系统的优化系统的优化http:/三三.系统最优化方法系统最优化方法过过A A点作关于直线点作关于直线DEDE的对称点的对称点A A1 1，连接，连接A A1 1B B与与DEDE相交于相交于C C，这一点既为所求的码头的地点。这一点既为所求的码头的地点。根据相似三角形原理，求得根据相似三角形原理，求得 DC=1.4kmDC=1.4km，码头建在与，码头建在与A A厂厂到江边垂直距离位置相距到江边垂直距离位置相距1.4km1.4km处，

8、运输路线最短。处，运输路线最短。系统最优化系统最优化第11页，共21页。系统的优化系统的优化http:/三三.系统最优化方法系统最优化方法利润问题利润问题v 某家具厂要安排一周的生产计划，产品是桌某家具厂要安排一周的生产计划，产品是桌子和椅子。制作一张桌子需子和椅子。制作一张桌子需4m4m2 2木板及时性木板及时性20小小时的工时，制作一只椅子需时的工时，制作一只椅子需6m6m2 2木板及木板及18小时的小时的工时，每周能拥有的木板是工时，每周能拥有的木板是600m600m2 2，可利用的工，可利用的工时是时是400小时；每张桌子的利润是小时；每张桌子的利润是50元，每只椅元，每只椅子的利润是

9、子的利润是60元。按合同每周至少要交付元。按合同每周至少要交付8张桌张桌子和子和5只椅子，并假定所有的产品都能够销售出只椅子，并假定所有的产品都能够销售出去。去。v 问：该厂每周生产桌子和椅子的数量分别是问：该厂每周生产桌子和椅子的数量分别是多少时，能获得最大利润？多少时，能获得最大利润？第12页，共21页。系统的优化系统的优化http:/三三.系统最优化方法系统最优化方法Smax=50 x+60y4x+6y600 (材料)20 x+18y400 (工时)x8,y5v答案：答案：每周生产每周生产8 8张桌子张桌子,1313把把椅子椅子,最大利润为最大利润为11801180元。元。v为使系统达到

10、最优的目标而提出的求解方法称为最优化方法。约束条件约束条件目标函数目标函数 在本问题中，优化的目标是家具销售获得最大利润在本问题中，优化的目标是家具销售获得最大利润Smax，约束，约束条件是材料和劳力的限制及应遵守的合同。条件是材料和劳力的限制及应遵守的合同。设设X为每周生产桌子数，为每周生产桌子数，Y为每周生产椅子数，则为每周生产椅子数，则第13页，共21页。系统的优化系统的优化http:/三三.系统最优化方法系统最优化方法v1.运用数学模型求解运用数学模型求解v用数学公式，将现实中的事物原型抽象概括成用数学公式，将现实中的事物原型抽象概括成数学语言，运用已有的数学方法分析求解，得数学语言，

11、运用已有的数学方法分析求解，得出结论。出结论。v现实世界的事物与数学模型的关系可表示为：现实世界的事物与数学模型的关系可表示为：抽象抽象现实世界的现实世界的原型原型对原型的分析对原型的分析数学结论数学结论数学模型数学模型分析分析解释解释分析分析第14页，共21页。系统的优化系统的优化http:/三三.系统最优化方法系统最优化方法数学模型数学模型估算、试验估算、试验最优解最优解满意解满意解完善、验证完善、验证2.通过科学估算或推断等到满意解通过科学估算或推断等到满意解 对有些问题如果不能够确切描述目标函数的，对有些问题如果不能够确切描述目标函数的，可以通过科学的估算、试验得到满意解。可以通过科学

12、的估算、试验得到满意解。第15页，共21页。系统的优化系统的优化http:/三三.系统最优化方法系统最优化方法系统最优化方法的一般步骤v1)提出需要优化的问题和目标，收集有关资料和提出需要优化的问题和目标，收集有关资料和数据。数据。v2)分析影响系统优化的各种因素，确定变量，分析影响系统优化的各种因素，确定变量，建立求解最优化问题的有关数学模型。建立求解最优化问题的有关数学模型。v3)选择合适的最优化方法。选择合适的最优化方法。v4)分析求解。分析求解。v5)验证和实施。验证和实施。第16页，共21页。系统的优化系统的优化http:/四四.系统优化的应用系统优化的应用v【案例分析】装修施工的组

13、织优化【案例分析】装修施工的组织优化 某校要对三幢新建的教学楼某校要对三幢新建的教学楼A A、B B、C C进行装进行装修，假设每一幢教学楼装修均依次分为水电安装、修，假设每一幢教学楼装修均依次分为水电安装、木工和油漆三个施工过程，分别由相应的专业装木工和油漆三个施工过程，分别由相应的专业装修队依次完成，每个装修队在每幢楼的施工时间修队依次完成，每个装修队在每幢楼的施工时间均为均为3 3周，如何组织装修，才能使装修工期和资周，如何组织装修，才能使装修工期和资源利用最为合理？源利用最为合理？v分析：分析：根据装修的施工流程、资源利用、空间等根据装修的施工流程、资源利用、空间等要求进行分析，可以得

14、到要求进行分析，可以得到依次施工和平行施工依次施工和平行施工两种方两种方案，思考各自的特点。案，思考各自的特点。第17页，共21页。系统的优化系统的优化http:/四四.系统优化的应用系统优化的应用 3油漆3木工3水电C3油漆3木工3水电B3油漆3木工3水电A272421181512963装修施工进度（周）工期装修过程楼 第18页，共21页。系统的优化系统的优化http:/四四.系统优化的应用系统优化的应用施工特点方案三方案二方案一现场管理设备、材料施工队工期依次施工依次施工27周周1投入少投入少简单简单 平行施工平行施工 9周周3投入多投入多复杂复杂流水施工流水施工15周周1较多较多较简单较

15、简单 选择出最佳方案：方案三选择出最佳方案：方案三第19页，共21页。LOGOQQ:13465956慈利县第一中学通用技术教研组慈利县第一中学通用技术教研组第20页，共21页。LOGOnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOc

16、L9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w

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19、y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYm

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23、L9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7G4C1z)w

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25、hPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2

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31、0z)w&s!pXmUjRjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2第21页，共21页。