為了使某些目標達到最好的結果,就要找出使此目標達到最優(yōu)的有關因素(或變量)的某些值(通常稱為最優(yōu)點、最優(yōu)解或近似最優(yōu)解)。這類問題在數(shù)學上稱為最優(yōu)化問題。
在工程設計、科學研究、經濟管理等領域中,可以提出下面一類非常廣泛的問題,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)稱為等式約束,式(2)稱為不等約束,f(X)秒為目標函數(shù),這類問題稱為非線性規(guī)劃問題。一般的非線性規(guī)劃問題也可以效地轉化成無約束規(guī)則問題。
陶瓷坯釉配方所使用的原料種類較多,各種原料的礦物組成及化學組成也比較復雜。在配方計算中,要使坯或釉的化學組成或某些性能滿足預定要求,又要使某些原料的用量在一定的范圍以內,因此,這類計算基本上屬多變量的非線性規(guī)劃問題。在釉配方計算中,如果只滿足某些性能要求,不限制各種原料的用量,則屬于無約束規(guī)則問題。
求解無約束優(yōu)化和約束優(yōu)化的計算方法很多,本文選擇了復合形法、網(wǎng)格法(以上屬約束優(yōu)化)和單純形法(無約束優(yōu)化)。茲就其優(yōu)化原理簡述如下:
(1)復合形法
本方法用于求解具有不等式約束的多變量(一般在20以內)的優(yōu)化設計問題。它是非線性約束的幾維設計空間內,取2n個頂點構成復形,然后對復形的各頂點函數(shù)值逐一進行比較,不斷地丟掉最壞點,代之以既能使目標函數(shù)有所改善,又滿足約束條件的新點,逐步調向最優(yōu)點。
(2)網(wǎng)格法
網(wǎng)格法又稱為連續(xù)變量法、等距離法,用于求解約束非線性規(guī)則問題,即求多元函數(shù)的約束極小值。
網(wǎng)格法是一種直接法,對函數(shù)無特殊要求。網(wǎng)格法就是在估計的區(qū)域內打網(wǎng)格,在網(wǎng)格點上求目標函數(shù)與約束函數(shù)之值。對滿足約束函數(shù)的點,再比較其目標函數(shù)值的大小,從中選擇小者,并把該網(wǎng)格點作為一次迭代的結果,然后在求出的點的附近將分點加密,再打網(wǎng)格,并重復前述計算與比較,直到網(wǎng)格的最大間距或目標函數(shù)小于預定值時,則終止計算。
(3)單純形法
本方法用于求幾元函數(shù)的無約束極小值。它是對幾維空間的n+1個點(它們構成一個初始單純形)上的函數(shù)值進行比較,去掉其中函數(shù)值最大的點,代之以新的點,從而構成一個新的單純形,這樣,通過迭代逐步逼近極小點。