- •Глава 9. Организация эксперимента при решении задач оптимизации
- •9.1 Формализация задач оптимизации технических систем (процессов)
- •9.1.1 Формулировка задачи оптимизации
- •9.1.2 Классификация задач оптимизации
- •9.2 Методы поиска оптимальных условий работы технических систем
- •9.3 Аналитический поиск экстремума целевой функции
- •9.4 Численные методы поиска оптимума
- •9.4.1 Оптимизация перебором
- •9.4.2 Сканирование
- •9.5 Итерационные методы направленного поиска
- •9.5.1 Метод дихотомии
- •Результаты вычислений по методу дихотомии
- •9.5.2 Метод золотого сечения (деление отрезка в среднем и крайнем отношении)
- •9.6 Методы безградиентного многомерного поиска оптимума
- •1. Безградиентные методы:
- •2. Градиентные методы:
- •9.6.1 Покоординатный метод Гаусса-Зайделя
- •9.6.2 Метод случайного поиска
- •9.6.3 Симплекс – планирование и движение в область оптимума
- •1. Наилучшее значение выходной переменной y наблюдалось в двух или нескольких вершинах симплекса. Рекомендуется принять решение с помощью одного из случайных механизмов (бросания монет и т. П.).
- •Матрица симплекса 1-3-6
- •Матрица симплекса 2-7-8
- •Преобразованная матрица симплекса 1-3-6
- •План-матрица начального симплекса
- •Координаты симплекса 2-3-4
- •Координаты симплекса 3-4-5
- •Координаты симплекса 2-4-6
- •Координаты симплекса 4-6-7
- •Координаты симплекса 6-7-8
- •9.7 Градиентные методы экспериментальной оптимизации
- •9.7.1 Метод градиента
- •9.7.2 Метод крутого восхождения
- •План-матрица пфэ и его результаты
- •Расчеты для движения по градиенту
- •Реализация мысленных опытов
- •9.7.3 Особенности решения задач экспериментальной оптимизации
- •9.8 Вопросы для самоконтроля
План-матрица начального симплекса
№ опыта |
Х1 |
Х2 |
х1, об/мин |
х2, мм/об |
y, мин |
1 |
–1 |
–1 |
2050 |
0,003 |
13,7 |
2 |
+1 |
–1 |
4050 |
0,003 |
21,5 |
3 |
0 |
+0,73 |
3050 |
0,004 |
32,6 |
Для первой кантовки симплекса определяем координаты новой вершины 4 по формуле 9.3.
Отбрасываем
вершину 1. По формуле 9.3 определяем
координаты её зеркального отражения
относительно стороны симплекса 2-3, т.е.
координаты новой вершины 4 (см. рис. 9.9)
т.е. уле 9.3 о
х1 = 7100 – 2050 = 5050;
х2 = 0,007 – 0,003 = 0,004.
Таблица 9.10
Координаты симплекса 2-3-4
№ опыта |
х1, об/мин |
х2, мм/об |
y, мин |
2 |
4050 |
0,003 |
21,5 |
3 |
3050 |
0,004 |
32,6 |
4 |
5050 |
0,004 |
25,9 |
При сопоставлении результатов приходим к выводу о необходимости зеркального отображения вершины 2 относительно стороны 3-4 симплекса.
Таблица 9.11
Координаты симплекса 3-4-5
№ опыта |
х1, об/мин |
х2, мм/об |
y, мин |
3 |
3050 |
0,004 |
32,6 |
4 |
5050 |
0,004 |
25,9 |
5 |
4050 |
0,005 |
19,2 |
Возникло колебание симплекса.
Принимаем решение отобразить вершину 3 относительно стороны 2-4.
Таблица 9.12
Координаты симплекса 2-4-6
№ опыта |
х1, об/мин |
х2, мм/об |
y, мин |
2 |
4050 |
0,003 |
21,5 |
4 |
5050 |
0,004 |
25,9 |
6 |
6050 |
0,003 |
26,7 |
Итак, есть небольшое увеличение стойкости сверла по сравнению с предыдущими результатами.
В последнем симплексе наихудший результат получен в вершине 2. Осуществляем её зеркальное отображение относительно стороны 4-6. Получаем новый симплекс 4-6-7.
Таблица 9.13
Координаты симплекса 4-6-7
№ опыта |
х1, об/мин |
х2, мм/об |
y, мин |
4 |
5050 |
0,003 |
25,9 |
6 |
6050 |
0,004 |
26,7 |
7 |
7050 |
0,003 |
62,0 |
В вершине 7 великолепный результат.
Продолжаем кантовать симплекс. Отображаем вершину 4 относительно его стороны 6-7.
Таблица 9.14