2023-01-09动态规划3

动态规划与静态规划的关系

动态规划与静态规划(线性和非线性规划等)研究的对象本质上都是在若干约束条件下的函数极值问题。
两种规划可以互换:一些静态规划只要适当引入阶段变量、状态、决策等就可以用动态规划方法求解。


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与静态规划相比,动态规划的优越性:

1.能够得到全局最优解
2.可以得到一族最优解
3.能够利用经验提高求解效率

动态规划的主要缺点是:

1.没有统一的标准模型,也没有构造模型的通用方法,甚至还没有判断一个问题能否构造动态规划模型的准则。这样就只能对每类问题进行具体分析,构造具体的模型。
2.用数值方法求解时存在维数灾:若一维状态变量有m个取值,那么n维状态变量有m的n次个值,对于每个状态值都要计算、存储函数Fk(xk).对于n稍大的实际问题的计算往往是不现实的。目前还没有克服维数灾的有效的一般方法。

动态规划应用

1.最短线路问题


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2。生产规划问题


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对于生产计划问题,阶段按计划时间自然划分,状态定义为每阶段开始时的储存量xk,决策为每个阶段的产量uk,记每个阶段的需求量(已知量)为dk,则状态转移方程为:
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设每阶段开工的固定成本费为a,生产单位数量产品的成本费为b,

每阶段单位数量产品的储存费为c,阶段指标为阶段的生产成本和储存费之和,则状态转移方程为:
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3.资源分配问题

一种或几种资源(包括资金)分配给若干用户,或投资于几家企业,
以获得最大的效益。资源分配问题(resource allocating Problem)
可以是多阶段决策过程,也可以是静态规划问题,都能构造动态规划模型求解。


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解:年度为阶段变量K=1,2....n.状态xk为第k年初完好的机器数,决策
uk为第k年投入高负荷运行的台数。当xk或uk不是整数时,将小数部分理解为一年中正常工作时间或投入高负荷运行时间的比例。
机器在高、低负荷下的年完好率分别记为a或b,则a=1-a1,b=1-b1,有a<b.因为第k年投入低负荷运行的机器台数为xk-uk,所以状态转移方程是:
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具体应用实例

设某工厂有1000台机器,生产两种产品A、B,若投入x台机器生产A产品,则纯收入为5x,若投入y台机器生产B种产品,则纯收入4y,

又知:生产A种产品机器的年折损率为20%,生产B产品机器的年折损率为10%,问在5年内如何安排各年度的生产计划,才能使总收入最高?
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