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: 116

Скачиваний: 0

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

при х.-=

ft

 

 

о

. Выберем среди всех отношений

'

наи-

меньшее, и пусть оно соответствует 1-му базисной

пере­

менной:

 

 

 

 

А _ =

п і і п - Ь _

( а ; - > 0 ) .

 

 

Тогда при возрастании Xj 'первой обращается в н у л ь

базисная

переменная

хь+с при значении х- равном

..

Остальные базисные переменные будут при этом неотри­

цательны. Коэффициент а/ ; -

называется

 

генеральным-

элементом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким

образом,

для того

чтобы

определить

макси ­

мально

допустимое

значение

свободной

переменной

Xjy

мы д о л ж н ы найти

 

генеральный

элемент

(.;-. Д а л е е

сле­

дует

свободную

переменную

 

х}

и

базисную

.переменную

Xk+i

поменять

местами и выразить

новый

набор

базис­

ных Переме'ННЫХ

Л'А+1,

 

Xk+l-u

 

Xj,

Xk+i+U

 

Xk+m

через

новый

набор

свободных

переменных

Х\,

Лу _ и

 

З а п и ш е м

i-e

уравнение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x k

+ i

- р,. — (адЛ-j + а/ 2 л\, ...

+

а , / _ ,

лу_і

+

a^-Xj

+

 

+

а</+1*7+1 +

••• +

 

а ; Л ) -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поменяем

Xk+i

 

и xf

местами:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Xj

=

(Р, ОдЛ"! —

... —

а,7 _1

л-/_1

 

 

 

 

 

 

 

аи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ац+ixj+i

 

 

aikxk).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И с к л ю ч им переменную Xj

из свободных переменных IB.

остальных

уравнениях

системы. Д л я

 

Z-ro уравнения

по ­

лучим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xk+i

=

Pi

Ia a

* i +

... +

a,;-_i x}-i

+

atj

ГГ 0Р/

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L <ч

 

 

 

 

*1

" Г

•••

4

 

 

* / - !

" I

 

 

Л'А+І

І

 

 

+ l

+

 

+

 

+

 

 

 

+

 

c t / / + i

л : / + і

+

... +

alkxk\.

 

 

 

 

25,


Р а с к р ы в скобки и приведя подобные члены, получим

 

 

 

 

а и а п

х\

+

...+

 

 

 

 

 

 

 

< W - i

 

 

 

 

 

 

 

+ ( а / / - 1 -

Xj-i

— ~ x k . b

i

+

\a,j+i

 

аи

 

 

 

 

 

 

 

 

xI+l + ... +

'-

 

\х„

 

(1.3)

Ц е л е в а я

функция

в

результате

подстановки будет

•иметь вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ъ

-hr-

k i +

•••

+

+

l Y , - . - ^ k 1 au - ^ - M - M ^

Y; a«7±i

xi+i + ...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и н и м а я свободные переменные равными нулю, на­

ходим

новое базисное решение:

 

хх

=

0, ... ,

xk~i = 0, ... ,

хк =

0;

 

 

+ / = Р;

О

Р.'

 

 

 

 

а,

 

 

 

 

 

 

И«7

 

 

Т а к

ка к Xj = 0, х2 = 0,

хк

= 0, то целевая

функция

F = Уо

 

—•

 

 

 

Н а

этом

 

заканчивается

первый ша г решения. З а т е м

процесс решения повторяется

аналогично.

Критерием

окончания решения, т. е. достижения оптимального ба­ зисного решения, является отрицательность коэффициен­ тов в целевой функции.

Р е з ю м и р у я сказанное выше, отметим порядок расче­ та по симплексному методу.

26


1. Приводим систему ограничений к виду, разрешен ­

ному относительно какого

-либо исходного

базиса.

2. В ы р а ж а е м

целевую

функцию через

свободные пе­

ременные. Если

в полученном в ы р а ж е н и и

все коэффици­

енты при свободных переменных неотрицательны, то ба­ зисное решение является оптимальным .

3. Если среди коэффициентов целевой функции име­ ются отрицательные, то берем любой из них (пусть это будет коэффициент при xj). Просматриваем столбец из

коэффициентов при Xj в правых частях

системы

ограни­

чений. Если

все числа

этого

столбца

неотрицательны,

то з а д а ч а не имеет

решения.

 

 

 

 

 

 

 

4. Пусть в столбце коэффициентов, упомянутых вы­

ше,

имеются

отрицательные. Д л я к а ж д о г о из них нахо-

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дим

отношение

——. Выбираем

среди

этих

отношений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

 

 

наименьшее. Пусть

оно соответствует

. Элемент

а,--

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aU

 

 

 

называется

генеральным.

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Переходим к новому базису, исключая из старого

Xk+i

и вводя

вместо него

Xj.

Д л я этой

цели

уравнение,

с о д е р ж а щ е е

Xk+i,

разрешается

относительно

xJt

и полу­

ченное таким

путем в ы р а ж е н и е

для х(

подставляем

во

все

остальные

уравнения

системы

ограничений.

 

 

После этого

в о з в р а щ а е м с я

к выполнению

п. 2.

 

К а к видно, изложенная процедура решения

является

довольно трудоемкой . В следующем

п а р а г р а ф е будет из­

л о ж е н о такое

решение с п о м о щ ь ю

симплексных

таблиц,

позволяющих

наиболее трудную часть вычислений свести

к минимуму путем выполнения стандартных операций по заполнению таблиц .

§1.4. Симплексные таблицы

С помощью симплексных таблиц осуществляется вся изложенная в ы ш е система перехода от одного базисного решения к другому. Пусть система ограничений задачи, разрешенная относительно базисных переменных, запи­ сана в табл . 1.1.

К а ж д а я строка

симплексной таблицы

соответствует

одному

уравнению

системы

ограничений

задачи . По ­

следняя

строка соответствует

целевой функции. Отметим,

27


Базисные

Свободные

 

переменные

члены

 

 

Pi

«11

*

 

 

Xk + I

h

—ІацЦ)

 

 

 

Xk + i

h

Ці

 

Xk-i-m

—4l*mj

F

To

ї ї

Спободные переменные

\*S

"и

—'-41

aIs

—ha.[j

111

X

ams

amj

lamj

Is

Таблица 1.1

xk

la l k

—^aikamj

Ik

-Чей —lany

что элементы таблицы располагаются в верхних отделе­

ниях соответствующих

клеток.

 

 

 

 

 

Выполним теперь преобразования в симплексной

таб ­

лице в следующей

последовательности.

 

 

 

 

1. Выберем генеральный элемент и найдем

величину

* = - L ,

 

 

 

 

 

 

 

З а п и ш е м А в клетку

ij.

 

 

 

 

 

 

2. Умножим на

X все коэффициенты

(кроме

а у )

из

верхних отделений

і-й

строки и

поместим

полученные

произведения в нижние отделения

соответствующей клет­

ки этой ж е строки.

 

 

 

 

 

 

 

3. Умножим на —X все коэффициенты

(кроме

а/ у -)

из

верхних отделений

у-го

столбца и

поместим

полученные

произведения в соответствующие нижние отделения это­ го ж е столбца.

4.Подчеркнем в і-й строке числа, расположенные в верхних отделениях, а в у'-м столбце — числа в нижних отделениях.

5.Число, вносимое в н и ж н ю ю ячейку клетки на пере­ сечении 1-й строки и s-ro столбца, находим перемноже ­

нием записанных

подчеркнутых чисел из той ж е

1-й стро­

ки и того

ж е s-ro

столбца.

 

После

заполнения указанным образом всех

клеток

табл . 1.1. осуществляется преобразование последней в новую таблицу. С этой целью производятся далее сле­ дующие две операции ее заполнения.

6.Во все верхние отделения клеток і-й строки и у'-го столбца поместим числа из нижних отделений.

7.В к а ж д о м верхнем отделении остальных клеток по­ местим число, равное сумме чисел из верхних и нижних отделений клеток.

В результате получим табл . 1.2.

Нетрудно убедиться в том, что эта таблица соответ­ ствует системе ограничений с новыми базисными пере­ менными. Переход от одной таблицы к другой отвечает системе преобразований, необходимых для перевода сво­

бодной переменной X: в базисную вместо Xk+i,

а послед­

ней — в свободную. Система соответствующих

алгебраи ­

ческих преобразований была проделана выше. Если сопо­

ставим в ы р а ж е н и е (1.3) д л я

базисной

переменной

x^+i

со строкой k + l, то заметим

полное их

совпадение.

 

29