Файл: Падалко Л.П. Математические методы оптимального планирования развития и эксплуатации энергосистем учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.07.2024

Просмотров: 128

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

З д е сь /г+ 1 — дополнительный, фиктивный пункт потре­ бления.

Предварительные потенциалы определяются в резуль­ тате решения этой системы. Основой метода решения ее является простой способ решения систем уравнений вида:

апхх

+ а12х2

+ ... +

а1пхп

=

Ьх;

«21*1

+ «22*2

+

... +

а 2 п х п

=

Ь2,

й л А ' 1 « П 2 Л ' з ~~\~ ••• Н" аппхп

«и г/i

+ а2 ,г/2

+

... +

а,ауп

=

сг\

ai2t/i

+ а22у2

+

... +

аппуп

= с2 ;

«іяУі + «2„У 2 +

••• +

а„„у„ = с я .

Эти

системы

могут

быть

записаны в матричной фор­

ме так:

 

 

 

 

 

 

АХ = В; А т Y = С.

 

 

 

Здесь А — к в а д р а т н а я матрица

вида

« 1 1 , «12. •••> «1л !

«21, «22, «2л1

 

^nl>

«Л2, ••• > «лл>

 

 

 

 

в к а ж д о м столбце

которой содержится не бо­

 

лее двух ненулевых

коэффициентов;

 

Ат

— транспонированная

матрица А, т. е. т а к а я

 

матрица

А, в которой столбцы и строки поме

 

нялись

местами;

 

 

 

X,

Y— вектор-столбцы переменных;

 

В,

С — вектор-столбцы свободных

членов.

 

Специфика

решения таких

систем

уравнений

сводится

к тому, что последовательно

вычеркиваются

строки и

50


столбцы матрицы условий.

При этом

весьма просто оп­

ределяются значения

переменных.

М а т р и ц а

условий,

ф о р м и р у ю щ а я уравнения

вида

(1.35), о б л а д а е т

такими

ж е особенностями. Это

позволяет использовать

для ре­

шения системы (1.35)

метод

вычеркивания

строк и

столбцов. Не приводя вывода этого метода, перейдем к рассмотрению метода решения системы (1.35).

Пусть X =

|| xtj || ,„,„+! —

матрица

решений

задачи .

Эта матрица

в общем случае

содержит

т + п

положи ­

тельных элементов, соответствующих исходному базисно­

му решению. Определение потенциалов

осуществляется

следующим

образом . Последовательно

просматриваются

строки матрицы X и вычеркиваются те из них, которые

содержат

единственный положительный элемент. Эле­

менты вычеркнутых

строк отмечаются

штрихами . Д а ­

лее

последовательно

просматриваются

первые п

столб­

цов

и вычеркиваются

те из них, которые

содержат

един­

ственный

не отмеченный

еще положительный

элемент.

Элемент

вычеркиваемого

столбца отмечается

звездочкой.

З а т е м снова переходят к строкам и т. д.

 

П о л о ж и т е л ь н ы е элементы вычеркиваемых линий ну­ меруются в порядке вычеркивания соответствующих ли­ ний. Процесс вычеркивания линий длится либо до ис­ черпания всех элементов матрицы, либо до получения такой подматрицы из неотмеченных элементов, в к а ж д о й линии которой содержатся два положительных элемента .

В первом случае, когда все положительные элемен­ ты отмечены, н а х о ж д е н и е потенциалов начинается с вы­

бора отмеченного элемента

с

наибольшим номером. Он

обязательно л е ж и т в (я +

1)-

м столбце. Учитывая у р а в ­

нение (1.36), полагаем потенциал соответствующей стро­

ки равным нулю.

Д а л е е переходим к отмеченному эле­

менту с номером,

меньшим на единицу. П р о с м а т р и в а я

один за другим отмеченные элементы матрицы в порядке убывания их номеров и используя уравнения системы (1.35), определяем все предварительные потенциалы.

Во втором случае неотмеченные положительные эле­ менты составляют одну или несколько замкнутых цепей вида

Xiljl> XiZjl> X12J2< ••• > Xit—ljt—l> XiXjl—X-

Пользуясь уравнениями системы (1.35), соответствую­ щими элементам цепи, можно один за другим выразить

4*

51


Ч е р е з

Ua

ПрЄДВарИТЄЛЬНЬІЄ П О Т е Н Ц Н а Л Ы

У д , u i 2 ,

vj 2 ,

Vj,—^

и

получить новое

в ы р а ж е н и е

для

иа.

Из

этого

в ы р а ж е н и я определяется

потенциал

tia,

а

затем

по

соот­

ветствующим рекуррентным соотношениям — остальные потенциалы.

После определения предварительных потенциалов про­ веряется выполнимость следующих условии:

4 ' =сц — (hFj — Щ)>Ь

и , > 0 .

Эти условия отвечают признаку оптимальности. Если условия не соблюдаются, то осуществляется переход ко второму этапу.

Второй этап

Расчет на втором этапе начинается с выявления наи­ меньшего отрицательного числа с*0 /•:

c ? 0 / o = min 4- .

З а т е м осуществляется перераспределение поставок путем заполнения клетки с отрицательным числом. Н и ж е будет показано, как это осуществляется, но прежде для лучшего уяснения сущности метода поясним его на при­ мере транспортной задачи . Пусть условие транспортной задачи записано в табл . 1.8.

Таблица 1.8

Пунктункты

Пункты

потребления

 

 

 

 

 

Запасы

производства

1

2

 

3

 

 

 

2

1

 

5

 

1

40

10

 

50

3

4

 

3

 

2

 

60

 

60

4

6

15

6

70

3

 

55

Потребность

40

85

55

 

В этой таблице показано исходное допустимое базис­ ное решение (цифры в правых нижних углах клеток) . Попытаемся осуществить перераспределение. Это можно

52


сделать, записав поставку в

одну

из

свободных

клеток,

например в клетку 2 — 1 . З а п и ш е м

в эту

клетку поставку,

равную 1. Чтобы не нарушать баланса,

мы д о л ж н ы

на

эту ж е величину

уменьшить

поставку

в

клетках

2—2

и

1 — 1 и увеличить

ее в клетке 1—2.

В

результате

получа­

ется новый план, показанный

в табл . 1.9.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

1.9

Пунктункты

Пункты

потребления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запасы

 

производства

1

2

 

 

3

 

 

 

 

 

 

2

1

 

5

 

 

 

 

1

39

11

 

 

 

50

 

3

4

 

3

 

 

 

 

2

1

59

 

 

 

60

 

4

6

 

6

 

 

 

 

3

 

15

 

 

55

70

 

Потребность

40

85

 

55

 

 

Перераспределение поставок осуществляется в резуль­ тате просмотра четырех клеток. Путь просмотра образо ­ вал цепь, которая показана на рис. 1.3. Свободная ранее клетка, в которую мы поместили поставку, отмечена пря­

моугольником, а остальные — к р у ж к а м и . В вершинах этой цепи у к а з а л и величину з а т р а т с1} с соответствую­ щим знаком (увеличение или снижение поставки) . Ал­ гебраически просуммируем числа, находящиеся в вер­ шинах цепи ( + 3 — 2 + 1 — 4 = — 2 ) .

Нетрудно убедиться в том, что сумма показывает, на­ сколько изменится значение целевой функции при уве­ личении поставки по маршруту 2—1 на 1. В данном слу­

чае оно

уменьшается .

Следовательно,

есть смысл

еще

д а л ь ш е

осуществлять

перераспределение

в этих клетках.

Л е г к о прийти к выводу, что максимально

в о з м о ж н а я

ве­

личина

поставки в клетку 2—1 д о л ж н а

быть равна

ве-

53