第三节系统的优化

1、第三节 系统的优化国家体育馆鸟巢原设计方案 鸟巢采用是大跨度重型钢结构体鸟巢采用是大跨度重型钢结构体系，它在设计过程中也在不断的系，它在设计过程中也在不断的优优化调整化调整， 取消了可开启屋盖取消了可开启屋盖，采用采用了扩大屋顶开孔、坐席数减少了扩大屋顶开孔、坐席数减少9000位位的优化方案后，减少用钢量的优化方案后，减少用钢量1.2万万吨吨 ，造价减少了约，造价减少了约4亿元。亿元。鸟巢图片欣赏 我们做任何事情都希望达到最优我们做任何事情都希望达到最优的效果。作为的效果。作为一个一个系统系统，通常会有这，通常会有这样或那样的问题。如：效果不佳；或样或那样的问题。如：效果不佳；或是投入的人力、

2、物力、财力不是最小；是投入的人力、物力、财力不是最小；或是某种性能不理想等等。因此系统或是某种性能不理想等等。因此系统需要需要改善改善，需要，需要优化优化。 一一、什么是系统的优化、什么是系统的优化 系系统的优化是指在统的优化是指在给定的条件给定的条件（或（或约束）下，根据系统的优化目标，约束）下，根据系统的优化目标，采采取一定的手段和方法取一定的手段和方法，使系统的，使系统的目标目标值达到最大化值达到最大化（或最小化）。（或最小化）。【案例分析【案例分析】 北京航天桥附北京航天桥附近居民的卧室近居民的卧室距离阜石路高距离阜石路高架桥直线距离架桥直线距离不足不足30米，楼米，楼下还有公交车下还

3、有公交车站。道路噪音站。道路噪音严重影响居民严重影响居民的正常睡眠的正常睡眠 讨论：讨论： 怎样改善噪音的污染，优化怎样改善噪音的污染，优化村民所处环境（系统）？村民所处环境（系统）？选择合适的优化方法选择合适的优化方法建建造造隔隔声声墙墙日本的隔音墙选择合适的优化方法选择合适的优化方法公公路路两两旁旁植植树树造造林林 经过调查、分析研究: 修建隔音墙是最好的方法。温馨提示温馨提示建造隔音墙的投入建造隔音墙的投入与改善车流噪音污与改善车流噪音污染的总效果应如何染的总效果应如何评价？评价？隔音墙体的主材料隔音墙体的主材料应具有什么特点？应具有什么特点？隔音墙的墙体结构隔音墙的墙体结构及外形怎样考

4、虑？及外形怎样考虑？ 隔音墙的墙体高度隔音墙的墙体高度及长度应该怎样考及长度应该怎样考虑？虑？ 修建隔音墙应考虑的问题：修建隔音墙应考虑的问题：1、隔音墙的高度、长度如何考虑？隔音墙的隔音效果，高度与长度是两个关键，隔音墙只要能阻隔道路和受体的视线，至少就能减少5分贝的音量，而且每增加1米，能减少1.5分贝。1、隔音墙的高度、长度如何考虑？而长度方面，不能跟受体的宽度刚刚好，必须与最近受体的垂直距离为准，向左右两边延伸4倍距离的长度，才能防止声音从两端流进受体。 2、隔音墙的墙体结构、外形怎么考虑？单侧直板式：单侧直板式：双侧直板式：双侧直板式：带折檐式：带折檐式：屏障内侧加衬吸声结构。隔声效

5、果好，保护的范围比直板式的大；全封闭式：全封闭式：用于向空间发展的居民区穿越高层建筑群的公路上，隔声效果25dB，保护面积可以覆盖整个居民区，但造价较高。生态隔音墙：生态隔音墙：传统的声障墙常用的材料有金属板、玻璃板、混凝土板、木板和塑料板等。这类刚性的、表面平滑的声障墙，隔音效率一般都较差，只25分贝。为了提高其隔音效率，常用的方法是将其表面加糙(如将表面加工成“破碎形状”)，或采用粗糙的“木材混凝土”等措施。采取这些改进措施之后, 声障墙的效率可提高30%50%， 即隔音效率可达7分贝左右。(声阻抗比相差越大，反射越大)3、隔音墙墙体选用何种材料？声屏障的地上部分即屏蔽层可采用砖墙、薄钢板

6、、铝合金、玻璃钢、聚碳酸脂塑料等耐老化，抗腐蚀材料；声屏障的地下部分即基础则以混凝土及钢材为主。为了有效的阻止噪声穿过隔音墙，声屏障的材料必须坚硬且具有一定的密度（最少20公斤/平方米）。4、建隔音墙的技术要点具体测量噪音程度。建立隔音墙防噪音的数学模型及墙体参数关系条件，求其数学解。要做到投入最小、效果最好。验证试验。如计算机仿真4、实施优化墙体结构与材料，与上面的定量计算相关。美观。效果。高架路上的隔音墙高速公路隔音墙二、系统优化的意义修建隔音墙，以较小的投入，获得了好的治理噪音污染的效益，使社会环境大系统的整体得以优化。系统被改善了，就是系统被优化了。获得系获得系统的最佳效益或最佳功能，

7、统的最佳效益或最佳功能，就是系统优化的意义。v我们生活中存在哪些系统优化的我们生活中存在哪些系统优化的 例子？例子？如：建筑材料的改进也是一项优化技术，以往建筑物的墙体多采用实心砖，现在采用了空心砖，在保证强度、隔热隔音效果的同时，节省了材料。鱼肥桑鱼肥桑 基种桑基种桑桑养蚕桑养蚕蚕养鱼蚕养鱼桑基鱼塘三、三、系统优化的一般性步骤系统优化的一般性步骤 需要进行优化的问题 选择合适的优化方法 验证与实施 如图：某配送（货）中心的配送线路图。如图：某配送（货）中心的配送线路图。某配送中心位于某配送中心位于A点，现要将一批电视机等家用电器点，现要将一批电视机等家用电器 配送到位于配送到位于B、C、D处

8、的处的3家商场，运货车从家商场，运货车从A点出点出发，送完货后返回，配送线路图如图所示。途中带发，送完货后返回，配送线路图如图所示。途中带箭头的线分别表示两地往返的方向，数字表示两地箭头的线分别表示两地往返的方向，数字表示两地之间的路程（单位：之间的路程（单位：km），途中无箭头的线表示可），途中无箭头的线表示可往返线路。试设计最优化的配送线路。往返线路。试设计最优化的配送线路。BACD151110181413129马上行动马上行动分析方 案 线 路 路 程1 ABCDA 512 ABDCA 463 ACBDA 594 ACDBA 475 ADCBA 516 ADBCA 58影响系统优化的因素

9、影响系统优化的因素目标要适度。目标要适度。投入低，收效好。投入低，收效好。效效/ /耗比耗比 性性/ /耗比耗比 性性/ /价比价比 （比值越大，就（比值越大，就越接近或达到越接近或达到） 系统的优化离不开条件。系统的优化离不开条件。某些不确定的或不可预见的因素也会影响系某些不确定的或不可预见的因素也会影响系统优化。统优化。系统的最优化：系统的最优化：指在一定的人力、物力和财力指在一定的人力、物力和财力资源的条件下，使取得的效果（如生产产值、资源的条件下，使取得的效果（如生产产值、利润、效益等）达到最大，而投入（如能源、利润、效益等）达到最大，而投入（如能源、资金、人力、时间等）达到最小的优化

10、。资金、人力、时间等）达到最小的优化。最优化的方法最优化的方法 ： 为了使系统达到最优化的目为了使系统达到最优化的目标所提出的各种解决方法。标所提出的各种解决方法。 四、系统的最优化及最优化方法最优化方法最优化方法 系统优化的方法是多样的，有的运用系统优化的方法是多样的，有的运用数学模型数学模型求解，有的通过求解，有的通过科学的估算、试验科学的估算、试验等方法实现。等方法实现。但无论运用怎样的优化方法，都需要经过若干次但无论运用怎样的优化方法，都需要经过若干次完善和验证，才能得出最优解或满意解。完善和验证，才能得出最优解或满意解。 在江边一侧有在江边一侧有A、B两个厂，它们到江边的两个厂，它们到江边的距离分别是距离分别是2km和和3km，设两厂沿江方向的距，设两厂沿江方向的距离是离是3.5km，现在要在江边修建一个码头，使，现在要在江边修建一个码头，使得两厂的产品能够顺利过江，问码头最好应得两厂的产品能够顺利过江，问码头最好应建在什么位置？建在什么位置？ABC马上行动马上行动A1 1、王林家新买了一辆汽车，为、王林家新买了一辆汽车，为了节省燃油，采取了下列系统优了节省燃油，采取了下列系统优化措施，其中不正确的是（化措施，其中不正确的是（ ） A、合理使用汽车空调、合理使用汽车空调 B、保持汽压合适