目标规划数学模型与图解法.ppt

1、1,第5章 线性目标规划,第1节 目标规划的数学模型 第2节 解目标规划的图解法 第3节 解目标规划的单纯形法 第4节 应用举例,2,第1节 目标规划的数学模型,为了说明目标规划与线性规划在处理问题方法上的区别，先通过例子来介绍目标规划的有关概念及数学模型。,3,第1节 目标规划的数学模型,例1 某工厂生产，两种产品，已知有关数据见下表。试求获利最大的生产方案。 解：这是求获利最大的单目标的规划问题，用x1，x2分别表示，产品的产量，其线性规划模型表述为：,4,第1节目标规划的数学模型,用图解法求得最优决策方案为：x1*=4, x2*=3, z*=62(元)。,5,第1节目标规划的数学模型,实

2、际上，工厂在作决策时，需要考虑包括市场因素在内等一系列条件。例如: (1)根据市场信息，产品的销售量有下降的趋势，因而希望产品的产量不应大于产品。 (2)当超过计划供应原材料时，需用高价采购，会使成本大幅度增加。 (3)应尽可能充分利用设备台时，但不希望加班。 (4)应尽可能达到并超过计划利润指标：56元。,6,第1节目标规划的数学模型,这样的产品决策问题便构成了一个多目标决策问题，目标规划方法正是解这类决策问题的方法之一。下面引入与目标规划模型有关的概念。 1.正、负偏差变量d+，d 设x1，x2为决策变量，正偏差变量d表示决策值超过目标值的部分；负偏差变量d表示决策值未达到目标值的部分。因

3、决策值不可能既超过目标值同时又未达到目标值，即恒有 d+d = 0。,7,第1节目标规划的数学模型,2.绝对约束和目标约束 绝对约束是指必须严格满足的等式约束和不等式约束，如线性规划问题的所有约束条件，不能满足这些约束条件的解称为非可行解，所以它们是硬约束。 目标约束是目标规划特有的，可把约束右端项看作要追求的目标值。在达到此目标值时允许发生正或负偏差。因此在这些约束中加入正、负偏差变量，它们是软约束。,8,第1节目标规划的数学模型,线性规划问题的目标函数，在给定目标值和加入正、负偏差变量后可变换为目标约束。也可根据问题的需要将绝对约束变换为目标约束，如可将例1的 目标函数 z=8x1+10

4、x 变换为目标约束 8x1+10 x2+d1d1+=56 约束条件 2x1+x211 变换为目标约束 2x1+x2+d2d2+=11,9,第1节目标规划的数学模型,3.优先因子(优先等级)与权系数 一个规划问题常常有若干目标。但决策者在要求达到 这些目标时，会赋予不同的优先因子，并规定 PkPk+1 k=1,2,，K 表示Pk比Pk+1有更大的优先权。 即首先保证P1级目标的实现，这时可不考虑次级目标； 而P2级目标仅在实现P1级目标的基础上才会考虑；依此 类推。若要区别具有相同优先因子的两个目标的差别， 可分别赋予它们不同的权系数wj，这些都由决策者按具 体情况而定。,10,第1节目标规划的

5、数学模型,4.目标规划的目标函数 目标规划的目标函数(准则函数)是按各目标约束的正、负偏差变量和赋予的优先因子及权系数而构造的。当每一目标值确定后，决策者的要求是尽可能缩小和目标值的偏差。因此目标规划的目标函数的形式通常是 min z=f(d+,d),11,第1节目标规划的数学模型,其具体形式大致有三种： (1) 若要求恰好达到目标值，则应要求正、负偏差 变量均尽可能地小，这时，目标函数的形式为 min z=f(d+d) (2) 若要求不超过目标值，即允许达不到目标值，但正偏差变量要尽可能地小，这时目标函数的形式为 min z=f(d+) (3) 若要求超过目标值，即超过量不限，但负偏差变量要

6、尽可能地小，这时目标函数的形式为 min z=f(d),12,第1节目标规划的数学模型,例2 例1的决策者在原材料供应受严格限制的基础上考虑：首先是产品的产量不低于产品的产量；其次是充分利用设备有效台时，不加班；再次是利润额不小于56元。求最佳决策方案 。 解：按决策者所的要求，分别赋予这三个目标优先因子P1，P2，P3，得到本问题的数学模型为：,13,第2节解目标规划的图解法,对只有两个决策变量的目标规划问题，可以用图解法来求解，以例2说明之（图5-1）。,14,第2节解目标规划的图解法,注意：求解目标规划问题时，把绝对约束作为最高优先级考虑。在本例中，能依先后次序都满足d1+=0，d2+d

7、2=0，d3=0，因而z*=0。但在大多数问题中并非如此，会出现某些约束得不到满足，故将目标规划问题的最优解称为满意解。,15,第2节解目标规划的图解法,例3 某电视机厂装配黑白和彩色两种电视机，每装配一台电视机需占用装配线1小时，装配线每周计划开动40小时。预计市场每周彩色电视机的销量是24台，每台可获利80元；黑白电视机的销量是30台，每台可获利40元。该厂确定的目标为： 第一优先级：充分利用装配线每周计划开动40小时； 第二优先级：允许装配线加班；但加班时间每周尽量不超过10小时； 第三优先级：装配电视机的数量尽量满足市场需要。因彩色电视机的利润高，取其权系数为2。 试建立本问题的目标规划模型，并求解黑白和彩色电视机的产量。,16,第2节解目标规划的图解法,解：设x1，x2分别表示黑白和彩色电视机的产量，本问题的目标规划模型为：,17,第2节解目标规划的图解法,用图解法求解，见图5.2。,18,第2节解目标规划的图解法,从图5.2可看出： 在考虑具有优先因子P1、P2的目标实现后，x1、x2的取值范围为ABCD。 当考虑P3级目标时，因d3的权系数大于d4 ，故先考虑min d3 。这时x1