2023-01-07動(dòng)態(tài)規(guī)劃

#.是什么:

動(dòng)態(tài)規(guī)劃--把多階段過(guò)程轉(zhuǎn)化為一系列單階段問(wèn)題,逐個(gè)求解,是求解決策過(guò)程(decisionprocess)最優(yōu)化的數(shù)學(xué)方法。

#.為什么:

應(yīng)用領(lǐng)域:

--經(jīng)濟(jì)管理、生產(chǎn)調(diào)度、工程技術(shù)和最優(yōu)控制等方面得到了廣泛的應(yīng)用。例如最短路線、庫(kù)存管理、資源分配、設(shè)備更新、排序、裝載等問(wèn)題,用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法比用其它方法求解更為方便。

--動(dòng)態(tài)規(guī)劃主要用于求解以時(shí)間劃分階段的動(dòng)態(tài)過(guò)程的優(yōu)化問(wèn)題,但是一些與時(shí)間無(wú)關(guān)的靜態(tài)規(guī)劃(如線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃),只要人為地引進(jìn)時(shí)間因素,把它視為多階段決策過(guò)程,也可以用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法方便地求解。

根據(jù)過(guò)程的時(shí)間變量是離散的還是連續(xù)的,分為離散時(shí)間決策過(guò)程(discrete-timedecision process)和連續(xù)時(shí)間決策過(guò)程(continuous-time decision process);

根據(jù)過(guò)程的演變是確定的還是隨機(jī)的,分為確定性決策過(guò)程(deterministicdecision process)和隨機(jī)性決策過(guò)程(stochastic decision process),其中應(yīng)用最廣的是確定性多階段決策過(guò)程。

#怎么做:

步驟

動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型通常包含以下要素:(以題目展示)

1.階段:階段(step)是根據(jù)時(shí)間順序或空間順序特征對(duì)整個(gè)過(guò)程的自然劃分。階段變量一般用k=1,2,L,n表示。在例1中由A出發(fā)為k=1,由B(i=1,2)i出發(fā)為k=2,依此下去從F(i=1,2)i出發(fā)為k=6,共n=6個(gè)階段。

2.狀態(tài):狀態(tài)(state)表示每個(gè)階段開(kāi)始時(shí)過(guò)程所處的自然狀況。它應(yīng)能描述過(guò)程的特征并且無(wú)后效性,即當(dāng)某階段的狀態(tài)變量給定時(shí),這個(gè)階段以后過(guò)程的演變與該階段以前各階段的狀態(tài)無(wú)關(guān)。通常還要求狀態(tài)是直接或間接可以觀測(cè)的。

-狀態(tài)變量:描述狀態(tài)的變量,xk表示第k階段的狀態(tài)變量,它可以是一個(gè)數(shù)或一個(gè)向量。(小寫(xiě)x)

-允許狀態(tài)集合:變量允許取值的范圍,Xk表示第k階段的允許狀態(tài)集合。(大寫(xiě)X)

在例1x_{2} 可取B1,B2,或?qū)i定義為i(i=1,2),則x_{2} =1或2,而X2={1,2}。

n個(gè)階段的決策過(guò)程有n+1個(gè)狀態(tài)變量,x_{n+1} 表示x_{n} 演變的結(jié)果。在例1中x_{7} 取G,或定義為1,即x_{7} =1

3.決策:當(dāng)一個(gè)階段的狀態(tài)確定后,可以作出各種選擇從而演變到下一階段的某個(gè)狀態(tài),這種選擇手段稱(chēng)為決策(decision),在最優(yōu)控制問(wèn)題中也稱(chēng)為控制(control)。

-決策變量:描述決策的變量,

-允許決策集合:變量允許取值的范圍


4.策略:

類(lèi)似地,由第k到第j階段的子過(guò)程的策略記作

5.狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程


6.指標(biāo)函數(shù)和最優(yōu)值函數(shù)

指標(biāo)函數(shù)


最優(yōu)值函數(shù)

7.最優(yōu)策略和最優(yōu)軌線

8.遞歸方程:

動(dòng)態(tài)規(guī)劃遞歸方程是動(dòng)態(tài)規(guī)劃的最優(yōu)性原理的基礎(chǔ),即:最優(yōu)策略的子策略,構(gòu)成最優(yōu)子策略。

當(dāng)?為加法時(shí)取f_{n+1} (x_{n+1} )=0;當(dāng)?為乘法時(shí),取f_{n+1} (x_{n+1} )=1

--用狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程(1)和遞歸方程(2)求解動(dòng)態(tài)規(guī)劃的過(guò)程,是由k=n+1逆推至k=1,故這種解法稱(chēng)為逆序解法。


--對(duì)某些動(dòng)態(tài)規(guī)劃問(wèn)題,采用順序解法。這時(shí),狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和遞歸方程分別為:


用lingo求解例1最短路線問(wèn)題:


?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者
【社區(qū)內(nèi)容提示】社區(qū)部分內(nèi)容疑似由AI輔助生成,瀏覽時(shí)請(qǐng)結(jié)合常識(shí)與多方信息審慎甄別。
平臺(tái)聲明:文章內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))由作者上傳并發(fā)布,文章內(nèi)容僅代表作者本人觀點(diǎn),簡(jiǎn)書(shū)系信息發(fā)布平臺(tái),僅提供信息存儲(chǔ)服務(wù)。

相關(guān)閱讀更多精彩內(nèi)容

友情鏈接更多精彩內(nèi)容