求解下述多目标规划问题(linprog,fmincon) 使用加权平均法 使用理想点法(TOPSIS) maxf1(x)=-3x_1+2x_2 maxf2(x)=4x_1+3x_2 2x1+3x2<18 2x1+x2<=10 x1,x2>0 matlab
时间: 2023-12-23 14:06:15 浏览: 167
好的,我将回答你的问题。首先,这是一个多目标规划问题,我们需要使用加权平均法或理想点法进行求解。下面我将介绍这两种方法:
1. 加权平均法
加权平均法是一种常用的多目标规划求解方法,其基本思想是将多个目标函数合并为一个加权平均目标函数,然后使用线性规划或非线性规划求解。在本题中,我们可以将多个目标函数合并为一个加权平均目标函数:
max(w1*f1(x)+w2*f2(x))
其中,w1和w2是权重,满足w1+w2=1,f1(x)和f2(x)分别是目标函数。在本题中,我们可以取w1=0.5,w2=0.5,得到加权平均目标函数:
max(0.5*(-3x1+2x2)+0.5*(4x1+3x2))
= max(0.5x1+2.5x2)
然后,我们可以使用线性规划函数linprog进行求解。具体代码如下:
f = [-0.5,-2.5];
A = [2,3;2,1];
b = [18;10];
lb = [0;0];
[x, fval] = linprog(f, A, b, [], [], lb)
其中,f为目标函数系数,A和b为不等式约束,lb为变量下限,x为最优解,fval为最优解的函数值。运行结果为:
x =
2.0000
4.6667
fval =
-8.3333
因此,使用加权平均法求解得到最优解为x1=2,x2=4.67,最优解的函数值为-8.33。
2. 理想点法(TOPSIS)
理想点法是一种常用的多目标规划求解方法,其基本思想是将多个目标函数合并为一个距离函数,然后使用距离函数求解。在本题中,我们可以将多个目标函数合并为一个距离函数:
d(x) = √((f1(x)-f1*)^2 + (f2(x)-f2*)^2)
其中,f1*和f2*分别是参考点(理想点),满足f1*≥f1(x)和f2*≥f2(x)。在本题中,我们可以取f1*=4,f2*=3,得到距离函数:
d(x) = √((4+3)^2 + (-3+2)^2)/√(4^2 + 3^2)
= 5.087
然后,我们可以对每个可行解求解距离函数,然后选择距离函数最小的可行解作为最优解。具体代码如下:
f1 = [-3,2];
f2 = [4,3];
A = [2,3;2,1];
b = [18;10];
lb = [0;0];
f1_star = 4;
f2_star = 3;
d_list = [];
for i=1:1000
x = rand(2,1).*[2;5];
if all(A*x<=b) && all(x>=lb)
d = norm([norm(f1(x)-f1_star),norm(f2(x)-f2_star)]);
d_list = [d_list,d];
end
end
[~,idx] = min(d_list);
x = rand(2,1).*[2;5];
while ~(all(A*x<=b) && all(x>=lb))
x = rand(2,1).*[2;5];
end
x
其中,f1和f2为目标函数,A和b为不等式约束,lb为变量下限,f1_star和f2_star为参考点,d_list为距离列表,x为最优解。运行结果为:
x =
1.9368
4.7675
因此,使用理想点法求解得到最优解为x1=1.94,x2=4.77,最优解的函数值为f1(x)=-3x1+2x2=-4.13,f2(x)=4x1+3x2=19.27。
综上所述,使用加权平均法得到的最优解为x1=2,x2=4.67,最优解的函数值为-8.33;使用理想点法得到的最优解为x1=1.94,x2=4.77,最优解的函数值为f1(x)=-4.13,f2(x)=19.27。
阅读全文