Matlab非线性规划应用(2)

2019-03-09 16:25

(连同第一季度一共生产的数量) 100?x1?x2?180

第二季度本生的生产量

0?x2?100

那么该厂第三季度生产180?x1?x2台 第一季度的生产费用

C1?50*x1?0.2*x12

第一季度末的存储费

S1?4*(x1?40)

第二季度的生产费用

C2?50*x2?0.2*x22

第二季度末的存储费

S2?4*(x1?x2?100)

第三季度的生产费用

C3?50*(180?x1?x2)?0.2*(180?x1?x2)

2 非线性约束条件: x1?x2?180

x1?x2?10 01 40?x?10 0 0?x2?10 0 求解问题的费用最少值: C1?C2?C3?S1?S2

(3)某公司有400万元资金,要求4年内使用完,若在一年内使用资金x万元,则可获得效益x万元(效益不能再使用),当年不用的资金可存入银行,年利率为10%,试制定

出这笔资金的实用方案,以使4年的经济效益总和为最大。列出问题的数学模型,

并求其解。

解:设第一年使用x1元

则一年后可用资金为

1.1*(400?x1)

设第二年使用x2元 则二年后可用资金为

1.1*(1.1*(400?x1)?x2)

设第三年使用x3元 则三年后可用资金为

(1.1*(1.1*(400?x1)?x2)?x3) 1.1* 设第四年使用x4元 非性约束条件: x1?400

(400?x1) x2?1.1*

(1.1*(400?x1)?x2) x3?1.1*

(1.1*(1.1*(400?x1)?x2)?x3) x4??1.1*

求解问题的最大效益为:

x1?x2?x3?x4

2.方案设计的可行性、有效性以及试验数据的处理及分析 (1)第一题

编写目标函数M函数mincost1fun.m

function f=mincost1fun(x)

f?10*x?1?*x?2??20*x?1?*x?1?

编写目标函数M函数f1con.m

function [c,ceq]=f1con(x)

c???3*x?1?*x?2??2*x?1?*x?1??68??;

ceq??x1?*x?1?*x?2?12??;???

运行函数Untitled1.m

[x,fval]=fmincon(@mincost1fun,[2,3],[],[],[],[],[0;0],[6,inf],@f1con) (2)第二题

编写目标函数M函数minexpenses2fun.m function f=minexpenses2fun(x)

f=50*x(1) + 0.2*x(1)*x(1)+ 4*(x(1)-40)+ ... 50*x(2) + 0.2*x(2)*x(2)+ 4*(x(1)+x(2)-100)+... 50*(180-x(1)-x(2)) + 0.2*(180-x(1)-x(2))*(180-x(1)-x(2))

编写目标函数M函数f2con.m

function [c,ceq]=f2con(x)

c=[x(1)+x(2)-180;-x(1)-x(2)+100]

ceq=[];

运行函数Untitled2.m

[x,fval]=fmincon(@minexpenses2fun,[40,60],[],[],[],[],... [40,0],[100,100],@f2con)

(3)第三题

编写目标函数M函数maxbenefit3fun.m function f=maxbenefit3fun(x)

f=-(sqrt(x(1))+sqrt(x(2))+sqrt(x(1))+sqrt(x(4)))

编写目标函数M函数f3con.m

function [c,ceq]=f3con(x)

c=[x(1)-400;... 1.1*x(1)+x(2)-440;... 1.21*x(1)+1.1*x(2)+x(3)-484;... 1.331*x(1)+1.21*x(2)+1.1*x(3)+x(4)-532.4]

ceq=[];

运行函数Untitled3.m

[x,fval]=fmincon(@maxbenefit3fun,[400,0,0,0],[],[],[],[],... [0,0,0,0],[400,440,484,532.4],@f3con)

3. 结果分析

(1)第一题

x =

1.4422 5.7690

fval = 124.8050

分析:该容器当底边边长取1.4422时,高取5.7690时,满足要求的容积和

重量限制条件,并且取得最小的消耗,结果为124.8050。

(2)第二题 x =

50.0000 60.0000 fval = 1.1280e+004

分析:该工厂的生产量为第一季度生产50量,第二季度生产60量,第

三季度生产70量,最后既能满足合同上规定的要求又可以使得成本降到最低。最小成本是11280。

因为本题的计算结果恰好是整数,所以没有取整。如果不是整数的话,

需要进行整数的验算工作,最后确定哪一个是最小的。

(3)第三题

x =

248.7908 75.2637 -0.0000 110.1904 fval = -50.7188

分析:该公司四年的投资数分别为248.7908万元,75.2637万元,0万元,

110.1904万元。这种情况下的最后的效益最高是50.7188万元。

结论

在刚开始学习MATLAB这门课程的时候并没有得到我的重视,因为它只是一个工具性的软件,学习好自己的专业课程才是最重要的。直到体会到MATLAB和各种数学课程

挂钩的时候,并且能解决实际的问题,我知道了它的强大。

通过这次实训我了解了MATLAB的基本功能以及一些基本指令的操作方法。学会了用MATLAB软件进行一些简单的数值运算,符号运算,学会了数组,矩阵的运算;学会了用MATLAB进行一些数据的分析,方程以及方程组的解法。掌握了MATLAB程序设计

的基本方法,M文件的使用,二维和三维图形,直线,曲线,曲面的画法和处理。在软件

实习过程中也遇到了很多的困难,由于是第一次操作MATLAB软件,操作明显的不熟练,

在编程的过程中很容易出现一些语法和逻辑错误,编程速度很慢,变量,符号的输入很容

易出错,导致效率低下,有时要重复检查好几下,M文件的调用不熟练,被调用函数名的保存有时会出现错误。对MATLAB集成开发环境还缺乏一定的了解和运用。但是在老师和同学们的帮助选这些基本问题都解决了。

总支,这次软件实习对我受益匪浅,相信自己再努力一段时间一定会把MATLAB软件运用的很好。


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