Spis treści WSTĘP... 9

Transkrypt

1 Spis treści Spis treści WSTĘP... 9 ZADANIE OPTYMALIZACJI... 9 PRZYKŁAD Założenia Model matematyczny zadania PRZYKŁAD PRZYKŁAD OPTYMALIZACJA A POLIOPTYMALIZACJA POLIOPTYMALIZACJA JAKO PLATFORMA PORZĄDKU KORZYŚCI Z ZASTOSOWANIA POLIOPTYMALIZACJI TYPOWE ZASTOSOWANIA WNIOSKI ZAKRES PRACY ZAWARTOŚĆ PRACY OGÓLNE UWAGI O STRATEGII OPTYMALIZACJI I POLIOPTYMALIZACJI ROZDZIAŁ OPTYMALIZACJA W PROJEKTOWANIU OBIEKTÓW INŻYNIERSKICH WSTĘP Optymalizacja i decyzja OBIEKT OPTYMALIZACJI OPTYMALIZACJA I POLIOPTYMALIZACJA W PROJEKTOWANIU POLIOPTYMALIZACJA JAKO METODA ROZWIĄZYWANIA ZADAŃ ODWROTNYCH Zadanie wprost a zadanie odwrotne Typowe przypadki zadania odwrotnego Struktura procesu rozwiązywania zadania odwrotnego Zadanie projektowo-konstrukcyjne jako zadanie odwrotne: ujęcie formalne Poszukiwanie uproszczeń MECHATRONIKA PRZYKŁADOWY OBSZAR POLIOPTYMALIZACJI Charakterystyka mechatroniki Rola optymalizacji w projektowaniu obiektów mechatroniki Kryteria optymalizacji w projektowaniu obiektów mechatroniki... 38

2 4380 Spis treści ROZDZIAŁ SYSTEM WARTOŚCI WSTĘP ETAPOWOŚĆ PROCESU PROJEKTOWANIA I PRZEKSZTAŁCANIE KRYTERIÓW Dynamiczne przekształcanie kryterium optymalizacji Podział zadań PIERWOTNE KRYTERIUM OPTYMALIZACJI Φ P NADRZĘDNE KRYTERIUM OPTYMALIZACJI ZADANIOWE KRYTERIUM OPTYMALIZACJI Kryteria oceny Ustalanie kryteriów oceny Ustalanie wstępnej listy kryteriów Sprawdzanie kryteriów Redukcja listy kryteriów PODSUMOWANIE ROZDZIAŁ FORMUŁOWANIE ZADANIA OPTYMALIZACJI WSTĘP Matematyczny model zadania optymalizacji OPIS ZBIORU WARIANTÓW Zbiór wariantów Zmienne decyzyjne Zakres optymalizacji KRYTERIA (SYSTEM WARTOŚCI) Kryteria oceny Inne uwagi co do kryteriów WYMAGANIA (OGRANICZENIA) Ograniczenia przedziałowe ( kostkowe ) Wymagania funkcjonalne Wymagania niezawodnościowe Wymagania dynamiczne Wymagania wytrzymałościowe Wymagania ergonomiczne i estetyczne Wymagania kulturowe Wymagania ekonomiczne Wymagania technologiczne Wymagania ekologiczne... 62

3 Spis treści Wymagania wynikające z zakresu ważności modelu matematycznego Wymagania prawne Normy i przepisy Inne wymagania MATEMATYCZNY MODEL ZADANIA OPTYMALIZACJI PODSUMOWANIE Zbiór wariantów A Kryteria oceny K System wartości RODZAJE ZADAŃ OPTYMALIZACJI Optymalizacja konstrukcji i optymalizacja procesów Optymalizacja statyczna i dynamiczna Optymalizacja jedno- i wielokryterialna Optymalizacja bez ograniczeń i z ograniczeniami Optymalizacja na zbiorze nieprzeliczalnym i na zbiorze dyskretnym Optymalizacja miękka Optymalizacja rozmyta Klasyfikacja zadań optymalizacji PODSUMOWANIE: FORMUŁOWANIE ZADANIA OPTYMALIZACJI ROZDZIAŁ OPTYMALIZACJA STATYCZNA ZE SKALARNĄ FUNKCJĄ CELU DEFINICJA SKALARNEJ FUNKCJI CELU ANALIZA OGRANICZEŃ Prezentacja graficzna ograniczeń PROCEDURA ROZWIĄZYWANIA ZADANIA OPTYMALIZACJI ROZDZIAŁ POLIOPTYMALIZACJA INTUICYJNE SFORMUŁOWANIE PROBLEMU TEORETYCZNE PODSTAWY POLIOPTYMALIZACJI REPREZENTACJA GRAFICZNA ZBIORU ROZWIĄZAŃ POLIOPTYMALNYCH PROCEDURA FORMUŁOWANIA ZADANIA POLIOPTYMALIZACJI METODY ROZWIĄZYWANIA ZADANIA POLIOPTYMALIZACJI Poszukiwanie zbioru P na podstawie definicji Poszukiwanie zbioru P przez analizę ograniczeń Analityczne poszukiwanie zbioru P Komputerowe metody polioptymalizacji KORZYŚCI PŁYNĄCE Z UJĘCIA POLIOPTYMALNEGO

4 6382 Spis treści 5.7. WYBÓR ROZWIĄZANIA ALGORYTMICZNY WYBÓR ROZWIĄZANIA Punkty charakterystyczne w przestrzeni kryterialnej Punkty będące wewnętrznymi właściwościami podzbioru Punkty definiowane w przestrzeni kryterialnej Metody funkcji dystansowej rozwiązania kompromisowe ROZDZIAŁ POLIOPTYMALIZACJA PROCESÓW WSTĘP TERMINOLOGIA MODEL MATEMATYCZNY OPTYMALIZACJI DYNAMICZNEJ METODY ROZWIĄZYWANIA UPROSZCZENIA: OPTYMALIZACJA STATYCZNA SFORMUŁOWANIE ZADANIA POLIOPTYMALIZACJI Sformułowanie zadania polioptymalizacji dynamicznej Sformułowanie zadania polioptymalizacji statycznej OPTYMALIZACJA DYNAMICZNA ZASADA MAKSIMUM PONTRIAGINA POLIOPTYMALIZACJA STATYCZNA PROCESU ZASADA OPTYMALNOŚCI BELLMANA (W WERSJI DYSKRETNEJ) PROCEDURA FORMUŁOWANIA I ROZWIĄZYWANIA ZADANIA POLIOPTYMALIZACJI DYNAMICZNEJ INNE PROBLEMY: DYSKRETYZACJA I WYGŁADZANIE POSZUKIWANYCH FUNKCJI WNIOSKI DOTYCZĄCE OPTYMALIZACJI PROCESÓW ROZDZIAŁ OPTYMALIZACJA PRZEZ ZMIANĘ OGRANICZEŃ ( OPTYMALIZACJA MIĘKKA ) ROLA OGRANICZEŃ GRAFICZNA ILUSTRACJA OGRANICZEŃ PRZEKSZTAŁCANIE PRZESTRZENI KRYTERIÓW I PRZESTRZENI CELÓW ROZWAŻANIA METODOLOGICZNE Przypadek dwóch kryteriów Przypadek z większą liczbą kryteriów OPTYMALIZACJA MIĘKKA INTUICYJNE DIALOGOWE POSZUKIWANIE DECYZJI SATYSFAKCJONUJĄCEJ Wstęp Koncepcja metody Algorytm: realizacja metody PODSUMOWANIE

5 Spis treści ROZDZIAŁ METODY POSZUKIWANIA MINIMUM FUNKCJI WSTĘP Metody Dobór metody METODY OPTYMALIZACJI WIELOKRYTERIALNEJ Metoda leksykograficzna Metody polioptymalizacji METODY GRADIENTOWE Podstawy teoretyczne Sprawdzenie lokalności otrzymanego rozwiązania Funkcja fmincon ALGORYTMY EWOLUCYJNE Wprowadzenie Możliwość uwzględniania ograniczeń w algorytmach ewolucyjnych Wybrane wyniki optymalizacji testujących Zalety i niedogodności stosowania algorytmów ewolucyjnych Uwagi końcowe KLASYCZNE ALGORYTMY GENETYCZNE ALGORYTM ROJU (PSO) Podstawy teoretyczne Algorytm stada Algorytm roju cząstek Implementacja w Matlabie Metodyka Testowanie algorytmu PSO SIEĆ NEURONOWA HOPFIELDA DEKOMPOZYCJA ZADANIA OPTYMALIZACJI NARZĘDZIA OPTYMALIZACYJNE W MATLABIE Przegląd Funkcje fgoalattain i fminimax Optymalizacja w Simulinku ROZDZIAŁ PRZYKŁADY WSTĘP PRZYKŁAD 9.1. BELKA RUROWA F

6 8384 Spis treści PRZYKŁAD 9.2. SZYBKOBIEŻNY SIŁOWNIK PNEUMATYCZNY PRZYKŁAD 9.3. OPTYMALIZACJA BELKI WSPORNIKOWEJ ZAŁĄCZNIK SPRAWOZDANIE Z OPTYMALIZACJI Część tytułowa Opis optymalizowanego obiektu Zakres optymalizacji Tablica wielkości Kryteria Ograniczenia Wybór języka programowania i model komputerowy Opis eksperymentów optymalizacyjnych Syntetyczne wyniki optymalizacji Podsumowanie BIBLIOGRAFIA SKOROWIDZ.. 373