教室用電優(yōu)化設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-06-15 01:57 本頁(yè)面
【正文】 2222233333333343這35個(gè)教室，即關(guān)閉能使開(kāi)放的教室中所有燈管的總功率最小。即改方案為最節(jié)約的方案。問(wèn)題二中，將這8000名同學(xué)分別住在10個(gè)宿舍區(qū)，上自習(xí)的同學(xué)滿足程度不低于95%，由此可以求出，每個(gè)宿舍區(qū)上自習(xí)的學(xué)生人數(shù)為532 ~ 560人。用EXCEL軟件統(tǒng)計(jì)計(jì)算出每個(gè)自習(xí)區(qū)所有教室的座位數(shù)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4。表4 每個(gè)自習(xí)區(qū)所有教室的座位數(shù)統(tǒng)計(jì)表B1B2B3B4B5B6B7B8B9座位數(shù)66659078172058010517861000670既要達(dá)到節(jié)約用電的目的，又能提高學(xué)生的滿意程度，并且還要盡量安排開(kāi)放同區(qū)的教室，我們用學(xué)生區(qū)到自習(xí)區(qū)的距離來(lái)衡量學(xué)生的滿意程度，距離越小，滿意程度越高；距離越大，滿意程度越低。我們認(rèn)為節(jié)約用電與提高學(xué)生的滿意程度的權(quán)重系數(shù)相等，這種方案為最佳方案。由此，目標(biāo)函數(shù)就是開(kāi)放教室的用電總共率和所有學(xué)生走的距離之和最小，約束條件就是到每個(gè)教室上自習(xí)的人數(shù)和每個(gè)宿舍區(qū)上自習(xí)的人數(shù)范圍，建立模型如下：目標(biāo)函數(shù)： （3） 其中， （4）約束條件： （5）根據(jù)模型二中的（3）、（4）、（5）式，編寫(xiě)程序（程序見(jiàn)附錄四），用lingo軟件求解，該結(jié)果表示總功率與總距離的最小值。在模型二下，教室開(kāi)放情況表見(jiàn)表5。表5 教室開(kāi)放情況表班級(jí)序號(hào)123456789是否開(kāi)放111111111班級(jí)序號(hào)101112131415161718是否開(kāi)放111111111班級(jí)序號(hào)192021222324252627是否開(kāi)放111111101班級(jí)序號(hào)282930313233343536是否開(kāi)放101111111班級(jí)序號(hào)373839404142434445是否開(kāi)放010111101（0表示教室不開(kāi)放，1表示教室開(kāi)放）由表5可以看出，開(kāi)放11111111122222223333333344445這40個(gè)教室，即關(guān)閉B6區(qū)的229教室，B8區(qū)的339教室，B9區(qū)的44教室，能使開(kāi)放的教室中所有燈管的總功率最小。求解最小功率時(shí)，應(yīng)當(dāng)剔除B6區(qū)的229教室，B8區(qū)的339教室，B9區(qū)的44教室，計(jì)算其它40個(gè)教室的總功率。程序見(jiàn)附錄五，用MATLAB軟件求解結(jié)果如下：。問(wèn)題三中，要使需要上自習(xí)的同學(xué)滿足程度不低于99%，由此可以求出，每個(gè)宿舍區(qū)上自習(xí)的學(xué)生人數(shù)為673 ~ 680人。在模型二的基礎(chǔ)上，我們將每個(gè)自習(xí)區(qū)的教室都增加5個(gè)，即每個(gè)自習(xí)區(qū)都有10個(gè)教室，且增加的5個(gè)教室的規(guī)格與原先的5個(gè)教室的規(guī)格分別相等。也就是說(shuō)，現(xiàn)在總共有90個(gè)教室。然后，通過(guò)計(jì)算求解，在每個(gè)區(qū)增加的5個(gè)教室中至多選取一個(gè)教室進(jìn)行搭建。由此，目標(biāo)函數(shù)就是開(kāi)放教室的用電總共率和所有學(xué)生走的距離之和最小，約束條件就是每個(gè)自習(xí)區(qū)搭建的教室至多為一個(gè)、到每個(gè)教室上自習(xí)的人數(shù)和每個(gè)宿舍區(qū)上自習(xí)的人數(shù)范圍，建立如下模型：目標(biāo)函數(shù)： （6）其中， （7）約束條件： （8）根據(jù)模型三中的（6）、（7）、（8）式，編寫(xiě)程序（程序見(jiàn)附錄六），用lingo軟件求解，該結(jié)果表示總功率與總距離的最小值。在模型三下，搭建教室情況表見(jiàn)表6，教室開(kāi)放情況表見(jiàn)表7。表6 搭建教室情況表B1B2B3B4B5B6B7B8B9搭建教室的規(guī)格3612182428344043表7 教室開(kāi)放情況表班級(jí)序號(hào)123456789是否開(kāi)放111111111班級(jí)序號(hào)101112131415161718是否開(kāi)放111111111班級(jí)序號(hào)192021222324252627是否開(kāi)放111111100班級(jí)序號(hào)282930313233343536是否開(kāi)放100111111班級(jí)序號(hào)373839404142434445是否開(kāi)放000111101（0表示教室不開(kāi)放，1表示教室開(kāi)放）由表6可以看出，在B1區(qū)搭建規(guī)格和教室3一樣的教室，B2區(qū)搭建規(guī)格和教室6一樣的教室，B3區(qū)搭建規(guī)格和教室12一樣的教室，B4區(qū)搭建規(guī)格和教室18一樣的教室，B5區(qū)搭建規(guī)格和教室24一樣的教室，B6區(qū)搭建規(guī)格和教室28一樣的教室，B7區(qū)搭建規(guī)格和教室34一樣的教室，B8區(qū)搭建規(guī)格和教室40一樣的教室，B9區(qū)搭建規(guī)格和教室43一樣的教室。由表7可以看出，開(kāi)放11111111122222233333344445這33個(gè)教室，即關(guān)閉B6區(qū)的22230教室，B8區(qū)的3339教室，B9區(qū)的44教室，能使開(kāi)放的教室中所有燈管的總功率最小。求解最小功率時(shí)，應(yīng)當(dāng)剔除B6區(qū)的22230教室，B8區(qū)的3339教室，B9區(qū)的44教室這8個(gè)教室，并增加新搭建的9個(gè)教室，計(jì)算這46個(gè)教室的總功率。程序見(jiàn)附錄七，用MATLAB軟件求解結(jié)果如下：。6. 模型評(píng)價(jià)（1）在模型一中設(shè)置了開(kāi)關(guān)變量，能夠表示教室是否開(kāi)放，簡(jiǎn)化了編程和計(jì)算過(guò)程，并且使建模的思路更清晰。（2）在模型二中，將學(xué)生的滿意程度用宿舍區(qū)到自習(xí)區(qū)的距離來(lái)衡量，把抽象的東西量化了。以開(kāi)放教室的用電總共率和所有學(xué)生走的距離之和最小作為目標(biāo)函數(shù)，將多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題單目標(biāo)化了，使問(wèn)題分析起來(lái)更簡(jiǎn)單了。（3）在模型三中，以模型二為基礎(chǔ)，將每個(gè)自習(xí)區(qū)的教室都增加5個(gè)，然后通過(guò)變成篩選，這種思想方法使問(wèn)題得到了簡(jiǎn)化。（1） 在模型二中，我們認(rèn)為節(jié)約用電與提高學(xué)生的滿意程度的權(quán)重系數(shù)相等，但是，在實(shí)際中兩者可能并不是一樣的。（2） 在建立模型時(shí)，主觀性較強(qiáng)，比如：將學(xué)生的滿意程度用宿舍區(qū)到自習(xí)區(qū)的距離來(lái)衡量，這樣可能不是很科學(xué)。7. 模型的改進(jìn)與推廣對(duì)于模型二中，節(jié)約用電與提高學(xué)生的滿意程度的權(quán)重系數(shù)，應(yīng)當(dāng)通過(guò)查閱資料、調(diào)查統(tǒng)計(jì)后，得出二者之間的關(guān)系，這樣能使所得的結(jié)果更高加準(zhǔn)確，更具有參考價(jià)值。該模型不僅在學(xué)校管理方面適用，在其他優(yōu)化系統(tǒng)中也廣泛適用。8. 參考文獻(xiàn)[1]司守奎，孫璽菁，數(shù)學(xué)建模算法與應(yīng)用[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2011.[2]謝金星，薛毅，優(yōu)化建模與LINDO\LINGO軟件[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.9. 附錄附錄一表1 教室相關(guān)數(shù)據(jù)教室座位數(shù)燈管數(shù)開(kāi)關(guān)數(shù)一個(gè)開(kāi)關(guān)控制的燈管數(shù)燈管的功率/每只1644231440w2884231440w31934841250w41935051048w51283621845w61203621845w7120364948w81203631245w91103631240w10120364945w1164273940w122477551545w131904831648w142105051050w15704231440w16854231440w171924841250w18195505
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