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
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 ~Ь « 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