Методы безусловной многомерной оптимизации. Шипилов С.А. - 24 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

24
7. Поиск экстремума методом крутого восхождения
Интервал варьирования для обeих переменных выбираем равным 1.
Реализуем ПФЭ 2
2
в точке x
(0)
= (5; 6), для чего рассчитываем
натуральные условия опытов.
Для первой переменной -1 будет соответствовать значение x
1
= 5-1·1= 4 ;
+1 будет соответствовать значение x
1
= 5+1·1= 6.
Для второй переменной -1 будет соответствовать значение x
2
= 6-1·1= 5 ;
+1 будет соответствовать значение x
2
= 6+1·1= 7.
Таким образом, матрица планирования будет иметь вид:
x
1
x
2
y
1
2
3
4
4
(-1)
6
(+1)
4
(-1)
6
(+1)
5
(-1)
5
(-1)
7
(+1)
7
(+1)
97
137
157
205
Исследуемую функцию аппроксимируем уравнением y= b
0
+ b
1
x
1
+ b
2
x
2
.
Рассчитываем коэффициенты уравнения регрессии:
b
1
= (-97+137-157+205)/4= 22 ; b
2
= (-97-137+157+205)/4= 32 .
Рассчитываем величину шага для x
1
и x
2
, принимая коэффициент
пропорциональности a=0,1 .
hx
1
= 0,1·1·22= 2,2 ; hx
2
= 0,1·1·32= 3,2 .
Начинаем движение по поверхности отклика в направлении градиента из
начальной точки (5; 6) с рассчитанным шагом.
Точки рассчитываются следующим образом:
x
1
(
k)
= 5- k·Δx
1
;
x
2
(
k)
= 6- k·Δx
2
, где k- номер шага.
В каждой новой точке рассчитываем значение функции.
точки x
1
x
2
y
x
(0)
x
(1)
x
(2)
x
(3)
5
2,8
0,6
-1,6
6
2,8
-0,4
-3,6
146,00
34,6
2
48,2
На третьем шаге значение функции увеличивается, следовательно, в
данном направлении минимальной точкой будет точка с координатами
[0,6; -0,4].
Так как заданная точность не достигнута, вновь реализуем ПФЭ 2
2
. Цен-
тром плана будет являться точка
x
(2)
=(0,6; -0,4).
x
1
x
2
y
1
2
3
4
-0,4
(-1)
1,6
(+1)
-0,4
(-1)
1,6
(+1)
-1,4
(-1)
-1,4
(-1)
-0,6
(+1)
-0,6
(+1)
9
5,8
0,2
5
Рассчитываем коэффициенты регрессии: b
1
=0,4 ; b
2
=-2,4 .
Рассчитываем значение шага для x
1
и x
2
.
hx
1
= 0,1·1 (0,4)= 0,04 ; hx
2
= 0,1·1·(-2,4)= -0,24 .
Начинаем движение по поверхности отклика.
                                         24
              7. Поиск экстремума методом крутого восхождения
       Интервал варьирования для обeих переменных выбираем равным 1.
       Реализуем ПФЭ 22 в точке x(0) = (5; 6), для чего рассчитываем
натуральные условия опытов.
       Для первой переменной -1 будет соответствовать значение x1= 5-1·1= 4 ;
                                    +1 будет соответствовать значение x1= 5+1·1= 6.
       Для второй переменной -1 будет соответствовать значение x2= 6-1·1= 5 ;
                                    +1 будет соответствовать значение x2= 6+1·1= 7.
       Таким образом, матрица планирования будет иметь вид:
                         №            x1          x2         y
                          1         4 (-1)      5 (-1)      97
                          2         6 (+1)      5 (-1)      137
                          3         4 (-1)      7 (+1)      157
                          4         6 (+1)      7 (+1)      205
       Исследуемую функцию аппроксимируем уравнением y= b0+ b1x1+ b2x2 .
       Рассчитываем коэффициенты уравнения регрессии:
         b1= (-97+137-157+205)/4= 22 ;           b2= (-97-137+157+205)/4= 32 .
       Рассчитываем величину шага для x1 и x2, принимая коэффициент
пропорциональности a=0,1 .
                    hx1= 0,1·1·22= 2,2 ;         hx2= 0,1·1·32= 3,2 .
       Начинаем движение по поверхности отклика в направлении градиента из
начальной точки (5; 6) с рассчитанным шагом.
       Точки рассчитываются следующим образом:
                           x1(k)= 5- k·Δx1 ; x2(k)= 6- k·Δx2,      где k- номер шага.
       В каждой новой точке рассчитываем значение функции.
                          № точки          x1      x2      y
                               (0)
                             x              5      6     146,00
                               (1)
                             x             2,8    2,8     34,6
                               (2)
                             x             0,6   -0,4      2
                               (3)
                             x            -1,6   -3,6     48,2
       На третьем шаге значение функции увеличивается, следовательно, в
данном направлении минимальной точкой будет точка с координатами
[0,6; -0,4].
       Так как заданная точность не достигнута, вновь реализуем ПФЭ 22. Цен-
тром плана будет являться точка x(2) =(0,6; -0,4).
                        №             x1           x2         y
                         1         -0,4 (-1)   -1,4 (-1)      9
                         2         1,6 (+1)    -1,4 (-1)     5,8
                         3         -0,4 (-1)   -0,6 (+1)     0,2
                         4         1,6 (+1)    -0,6 (+1)      5
       Рассчитываем коэффициенты регрессии: b1=0,4 ;               b2=-2,4 .
       Рассчитываем значение шага для x1 и x2.
                  hx1= 0,1·1 (0,4)= 0,04 ; hx2= 0,1·1·(-2,4)= -0,24 .
       Начинаем движение по поверхности отклика.