土壤-作物系統(tǒng)模擬的優(yōu)化方法簡介-在線瀏覽
2025-03-07 17:38本頁面
【正文】 0x11 + 550x12 + 520x13 + 350x14 目標(biāo)函數(shù)中各系數(shù)均為每萬畝土地凈收益（萬元） 線性規(guī)劃模型的一般形式 求一組決策變量 x1， x2， … ， xn，滿足下列約束條件： ???????????),2,1(0),2,1( 1njxmibxajijnjij??使目標(biāo)函數(shù) ???njjj xcf1取最大值（或最小值）。 2. 目標(biāo)規(guī)劃 ： 解：這是一個(gè)單目標(biāo)問題，用線性規(guī)劃模型描述為： 0, 102 112 108 21212121???????xxxxxxxxzM ax最優(yōu)解為： 62* ,3 ,4 21 ??? zxx元 但實(shí)際上工廠在作決策時(shí)，要考慮市場等一系列其他條件： （ 1） 根據(jù)市場信息，產(chǎn)品 I的銷售量有下降的趨勢，故考慮產(chǎn)品甲 的產(chǎn)量不大于產(chǎn)品 II。 （ 3）應(yīng)盡可能利用設(shè)備 I ，但不希望加班。 1. 偏差變量 設(shè) 為決策變量，此外，引進(jìn)正、負(fù)偏差變量 正偏差變量 表示決策值超過目標(biāo)值的部分；負(fù)偏差變量 表示決策值未達(dá)到目標(biāo)值的部分。在達(dá)到此目標(biāo)值時(shí)允許發(fā)生正或負(fù)偏差，因此 在這些約束中加入正、負(fù)偏差變量，是軟約束。也可根據(jù)問題的需要將絕對約束 變換為目標(biāo)約束。但決策者在要求達(dá)到這些目標(biāo) 時(shí)，是有主次或輕重緩急的不同。 表示 Pk比 Pk+1有更大的優(yōu)先權(quán)。 目標(biāo)規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù) 目標(biāo)規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù) (準(zhǔn)則函數(shù) )是按各目標(biāo)約束的正、負(fù) 偏差變量和賦于相應(yīng)的優(yōu)先因子而構(gòu)造的。因此目 標(biāo)規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)只能是 ),(m in ??? ddfz其基本形式有三種： （ 2）要求不超過目標(biāo)值，既允許達(dá)不到目標(biāo)值，就是正 偏差變量盡可能地小，這時(shí) )(m in ?? dfz（ 3）要求超過目標(biāo)值，既超過量不限，但必須是負(fù)偏差 變量盡可能地小，這時(shí) )(m in ?? dfz（ 1）要求恰好達(dá)到目標(biāo)值，既正、負(fù)偏差變量都要盡可能 地小，這時(shí) )(m i n ?? ?? ddfz目標(biāo)規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型 目標(biāo)規(guī)劃模型的一般形式為： ??????????????????),。 例：冬小麥－夏玉米水氮管理措施的優(yōu)化 －王鳳仙，陳研，李韻珠； 2022 這是一個(gè)多效應(yīng)指標(biāo)的綜合優(yōu)化分析，水氮效應(yīng)函數(shù)多為 非線性函數(shù)，從而選擇非線性目標(biāo)函數(shù)。 約束條件： 1. 冬小麥： 灌水總量為 40～ 440mm。施氮總量為 0～ 320kg/ hm2 夏玉米周年 :灌水總量為 80～ 480mm。灌水處理為 5 個(gè) ,即 40 、 140 、 240 、 340 和 440mm。 2. 夏玉米 : 以前茬冬小麥為干旱年型、灌水量 240mm、 施氮量 160kg/ hm2 為基礎(chǔ)條件 ,夏玉米降雨年型分為干旱、中等及 濕潤 3 種 。氮處理 5 個(gè) ,數(shù)量與小麥同 。 目標(biāo)函數(shù)見原文。 多階段決策：有一類活動(dòng)的過程，由于其特殊性，可以分為 若干個(gè)互相聯(lián)系的階段，在它的每一個(gè)階段都需要作出決策， 從而使整個(gè)過程達(dá)到最好的活動(dòng)效果。當(dāng)各個(gè)階段決策確定后，就組成了 一個(gè)決策序列，因而也就決定了整個(gè)過程的一條活動(dòng)路線。 動(dòng)態(tài)規(guī)劃的基本概念： (1) 階段 把所給定問題的過程，恰當(dāng)?shù)胤譃槿舾蓚€(gè)相互聯(lián)系的階段， 以便能按一定的次序去求解，描述階段的變量成為階段變量。狀態(tài)既是該階段的起始狀況，又是 前一階段末時(shí)的狀況，通常一個(gè)階段有若干個(gè)狀態(tài)，描述 過程狀態(tài)的變量稱為狀態(tài)變量。換句話說， 過程的過去歷史只能通過當(dāng)前的狀態(tài)去影響它未來的發(fā)展。（馬爾科夫性） (3) 決策 當(dāng)過程處于某一階段的某個(gè)狀態(tài)時(shí)，可以做出不同的決定 （或選擇），從而確定下一階段的狀態(tài)，這種決定（或選擇） 稱為決策，決策用決策變量來描述。 (6) 指標(biāo)函數(shù)和最優(yōu)值函數(shù) 任何決策過程都必然有一個(gè)衡量其策略優(yōu)劣的尺度，一個(gè) 數(shù)量指標(biāo)，稱為指標(biāo)函數(shù)（目標(biāo)函數(shù)）。而表示第階段狀態(tài)為取決策為時(shí)對本階段的階段 效益值。 2022 作物生長模型 —— PS123模型 PS123模型是荷蘭 Wageningen大學(xué)土壤地質(zhì)系 Driessen 等人開發(fā)的用于定量化土地生產(chǎn)力評價(jià)的普適模型，可以用來 進(jìn)行小麥、玉米、粟類及棉花等多種作物生產(chǎn)的生長模型。 PS1（最簡單的生產(chǎn)水平）：是在作物生理可能達(dá)到的范圍內(nèi) 把作物行為定量為只是有效的太陽輻射和溫度的影響；其它的 土地質(zhì)量因子則假設(shè)為充分滿足相應(yīng)的土地利用需求。 PS3： 有效養(yǎng)分成為附加考慮的因子 在原 PS2模型中主要采用的是水量平衡模型計(jì)算實(shí)際的作物 蒸騰 （ TR） 和作物充分供水下的實(shí)際蒸騰速率 TRM ，從而 求得作物水分滿足系數(shù) 。 1. 通過基于水動(dòng)力學(xué)的土壤模塊計(jì)算提供 TR和 TMR，在動(dòng)態(tài) 定量化地考慮土壤水轉(zhuǎn)化和作物吸水等因素時(shí)更為直觀、精確。 tS )(播種 出苗、出苗 返青，返青 拔節(jié)， 拔節(jié) 抽穗，抽穗 灌漿，灌漿 成熟。 （ kg/ha） :表示 t 階段初的施氮決策。 目標(biāo)函數(shù)： ?????N U EW U EY ie ldm a xm a xm a x 作物各器官干物質(zhì)的增加量同水分脅迫系數(shù)和氮脅迫系數(shù) 的乘積成正比。 ???????????????????m i n..m a x..m a x))()((m a xNNNG Sc oOSD inE T aG Sc oOSNcfW at e rcfM a
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