為了使某些目標(biāo)達(dá)到最好的結(jié)果,就要找出使此目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)的有關(guān)因素(或變量)的某些值(通常稱(chēng)為最優(yōu)點(diǎn)、最優(yōu)解或近似最優(yōu)解)。這類(lèi)問(wèn)題在數(shù)學(xué)上稱(chēng)為最優(yōu)化問(wèn)題。
在工程設(shè)計(jì)、科學(xué)研究、經(jīng)濟(jì)管理等領(lǐng)域中,可以提出下面一類(lèi)非常廣泛的問(wèn)題,在約束
h1(X)=0 I=1, 2, 3,…… m (1)
g1(X)≥0 j=1, 2, 3,……p (2)
條件下,求函數(shù)f (X)的極小值。其中X∈En,式(1)稱(chēng)為等式約束,式(2)稱(chēng)為不等約束,f(X)秒為目標(biāo)函數(shù),這類(lèi)問(wèn)題稱(chēng)為非線性規(guī)劃問(wèn)題。一般的非線性規(guī)劃問(wèn)題也可以效地轉(zhuǎn)化成無(wú)約束規(guī)則問(wèn)題。
陶瓷坯釉配方所使用的原料種類(lèi)較多,各種原料的礦物組成及化學(xué)組成也比較復(fù)雜。在配方計(jì)算中,要使坯或釉的化學(xué)組成或某些性能滿(mǎn)足預(yù)定要求,又要使某些原料的用量在一定的范圍以?xún)?nèi),因此,這類(lèi)計(jì)算基本上屬多變量的非線性規(guī)劃問(wèn)題。在釉配方計(jì)算中,如果只滿(mǎn)足某些性能要求,不限制各種原料的用量,則屬于無(wú)約束規(guī)則問(wèn)題。
求解無(wú)約束優(yōu)化和約束優(yōu)化的計(jì)算方法很多,本文選擇了復(fù)合形法、網(wǎng)格法(以上屬約束優(yōu)化)和單純形法(無(wú)約束優(yōu)化)。茲就其優(yōu)化原理簡(jiǎn)述如下:
(1)復(fù)合形法
本方法用于求解具有不等式約束的多變量(一般在20以?xún)?nèi))的優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題。它是非線性約束的幾維設(shè)計(jì)空間內(nèi),取2n個(gè)頂點(diǎn)構(gòu)成復(fù)形,然后對(duì)復(fù)形的各頂點(diǎn)函數(shù)值逐一進(jìn)行比較,不斷地丟掉最壞點(diǎn),代之以既能使目標(biāo)函數(shù)有所改善,又滿(mǎn)足約束條件的新點(diǎn),逐步調(diào)向最優(yōu)點(diǎn)。
(2)網(wǎng)格法
網(wǎng)格法又稱(chēng)為連續(xù)變量法、等距離法,用于求解約束非線性規(guī)則問(wèn)題,即求多元函數(shù)的約束極小值。
網(wǎng)格法是一種直接法,對(duì)函數(shù)無(wú)特殊要求。網(wǎng)格法就是在估計(jì)的區(qū)域內(nèi)打網(wǎng)格,在網(wǎng)格點(diǎn)上求目標(biāo)函數(shù)與約束函數(shù)之值。對(duì)滿(mǎn)足約束函數(shù)的點(diǎn),再比較其目標(biāo)函數(shù)值的大小,從中選擇小者,并把該網(wǎng)格點(diǎn)作為一次迭代的結(jié)果,然后在求出的點(diǎn)的附近將分點(diǎn)加密,再打網(wǎng)格,并重復(fù)前述計(jì)算與比較,直到網(wǎng)格的最大間距或目標(biāo)函數(shù)小于預(yù)定值時(shí),則終止計(jì)算。
(3)單純形法
本方法用于求幾元函數(shù)的無(wú)約束極小值。它是對(duì)幾維空間的n+1個(gè)點(diǎn)(它們構(gòu)成一個(gè)初始單純形)上的函數(shù)值進(jìn)行比較,去掉其中函數(shù)值最大的點(diǎn),代之以新的點(diǎn),從而構(gòu)成一個(gè)新的單純形,這樣,通過(guò)迭代逐步逼近極小點(diǎn)。