Материал: 3780

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

21

При постановке задачи оптимизации параметров процесса резания древесины естественно принять себестоимость С в качестве целевой функции

C

A

 

B

min .

(3.6)

 

 

 

V1

V1V2

 

 

Но при этом должны учитываться требования к качественным характеристикам продукции (технологически допустимый диапазон параметров процесса резания нами уже определен в виде неравенства (3.3)). В частности, в качестве требования к качественным характеристикам продукции мы можем наложить ограничение на величину разнотолщинности материалов обработки. Величина разнотолщинности материалов для процесса пиления древесины дисковыми пилами определяется по формуле

D 0,88V

0,093V 2

0,096V

0,0033V 2

5,1t Q ,

(3.7)

1

1

2

2

 

 

где t - толщина пил, мм;

Q - постоянная, зависящая от высоты пропила, числа зубьев пилы, диаметра пилы, кинетического угла встречи.

Примем t = 2,2 мм, Q = 11,4 и в качестве допустимого максимального значения разнотолщинности - Dmax = 2 мм. Тогда область допустимых значений будет определяться системой неравенств:

0,88V 0,093V 2

0,096V

0,0033V 2

0,18 2;

1

1

2

2

 

0,2 V1

1,25;

 

 

(3.8)

2 V2

10.

 

 

 

Графическая интерпретация задачи (3.8) представлена на рис.1. (стрелкой g обозначено направление убывания целевой функции).

Исходя из характера целевой функции C - монотонного убывания к верхней границе области допустимых решений, можно утверждать, что оптимум лежит на этой границе либо в вершинах 2 или 3 многоугольника 01234, либо в некоторой точке между ними на границе, описываемой

22

уравнением (3.7) при D = Dmax . Нахождение значений целевой функции C и значений V1, V2 в точках 2 и 3 не представляет трудностей. Эти значения могут быть получены из решений соответствующих систем уравнений границ области допустимых решений.

V2

14

12

10

8

6

4

2

1

2

3

 

С=0,06

 

С=0,067

g

С=0,079

 

С=0,1

0

4

 

С=0,25

 

С=1

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

V1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1

Проанализируем решение в точке на границе (3.7). Координаты этой точки найдем, используя метод множителей Лагранжа.

G(V ,V

, )

0,055

 

0,32

(0,88V

0,093V 2

 

 

 

 

 

1

2

 

V1

V1V2

 

1

1

.

(3.9)

 

 

 

 

 

 

 

 

0,096V

2

0,0033V 2

1,82) min

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Взяв частные производные по V1, V2, λ, получим

23

 

0,055

 

 

0,32

0,88 0,186 V

0;

 

 

 

V12

 

V12V2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

0,32

 

0,096 0,0066 V2

0;

(3.10)

 

 

V V 2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0,88V 0,093V 2 0,96V

2

0,0033V 2 1,82 0.

 

 

1

1

 

 

2

Исключая последовательно

неизвестные λ, преобразуем эту систему

уравнений к виду

V x(V2 ) 2 y(V2 ) ;

 

1

 

0,88

 

 

 

 

 

 

 

(3.11)

 

 

 

 

x(V2 ) y(V2 )

Ф(V ,V

) V 2

 

0,

 

1

2

1

0,093

 

 

 

 

 

где

x(V

)

AV2 B

(0,0066V 2

0,096V

)

 

 

 

 

 

 

 

2

 

B

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.12)

 

 

0,055V2 0,32

 

 

 

 

 

 

 

 

(0,0066V 2

0,096V

);

 

 

 

 

 

 

 

 

0,32

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y(V ) 0,0033V 2

0,096V

5,1t Q D

 

 

 

2

 

2

 

2

 

 

max

 

(3.13)

 

0,0033V 2 0,096V 1,82.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

Обозначения (3.12) и (3.13) введены для компактности записи системы (3.11). Эта система уравнений может быть решена численно-графическим

способом. Так, из первого уравнения системы (3.11) рассчитываются значения V1, соответствующие заданным значениям V2, а из второго – значения функции Ф(V1, V2) Такие расчеты приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2

V2

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

V1

-6,88

-5,26

-3,80

-2,48

-1,30

-0,25

0,68

1,50

2,20

2,82

3,34

Ф

114,5

81,42

56,10

37,06

23,05

13,04

6,13

1,61

-1,13

-2,56

-3,08

Затем строятся графики зависимостей Ф(V1) и Ф(V2), показанные на рисунке 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

 

 

 

 

 

Ф (V 1)

 

 

 

 

 

 

 

Ф (V 2)

 

 

 

 

 

 

1.2

 

 

 

 

 

 

 

1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.8

 

 

 

 

 

 

 

0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.4

 

 

 

 

 

 

 

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.0

 

 

 

 

 

 

V 1

 

 

 

 

 

 

V 2

 

 

 

 

 

 

 

0.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2.0

2.1

2.2

3.8

4

4.2

4.4

4.6

4.8

5

 

 

 

 

 

 

 

 

-0.4

 

 

 

 

 

 

 

-0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-0.8

 

 

 

 

 

 

 

-0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1.2

 

 

 

 

 

 

 

-1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2

Пересечение графика функции Ф(V1, V2) с осями V1 и V2 даст действительные корни уравнения Ф(V1, V2)=0, а следовательно, и решение системы (3.11). Очевидно, что это решение и есть минимальное значение функции Лагранжа на границе (3.7). Из графиков рис. 2 находим V1 = 1,88 и V2 = 4,48. При этом C = 0,067. Как видно из рис. 1, в точке с координатами V1 = 1,88 и V2 = 4,48 уровень целевой функции C = 0,067 касателен к границе (3.7).

Однако полученное решение находится вне области допустимых решений задачи оптимизации, поскольку при использовании метода Лагранжа не учитывались ограничения на V1 и V2. Найденное значение V1 превышает верхний допустимый предел: V1 = 1,88 > 1,25. Анализируя значение целевой функции в ближайшей принадлежащей области допустимых решений точке 3,

расположенной по границе (3.7), находим оптимальное решение: V1* = 1,25;

V2* =7,22; C = 0,079.

25

4. СОСТАВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ И ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ

Отчетная документация по курсовой работе содержит исчерпывающие систематизированные сведения о выполнении курсовой работы и представляется в виде пояснительной записки.

Общими требованиями к отчету о курсовой работе являются:

1.Четкость и логическая последовательность изложения материала;

2.Конкретность изложения материалов работы;

3.Обоснованность выводов и рекомендаций.

Пояснительная записка к курсовой работе содержит:

1.Титульный лист

2.Задание

3.Введение

4.Основную часть

5.Заключение

6.Библиографический список

7.Приложения.

Во введении дается оценка современного состояния решаемой в курсовой работе задачи, ее актуальность, формулируются цели выполнения работы. Отмечается связь данной работы с задачами изучаемой дисциплины в целом. Ориентировочный объем введения 1-2 стр.

Основная часть курсовой работы включает в себя:

1.Подробное словесное описание задачи (по данным литературных источников) с привлечением количественных соотношений, связывающих данные задачи;

2.Анализ данных задачи (определение входных, промежуточных, служебных и выходных данных, фигурирующих в математической модели задачи);

3.Обсуждение и выбор характера математической модели задачи (линейная, нелинейная, в виде СМО и др.) на основе анализа задания и описания задачи;

4.Составление полной математической модели задачи;

5.Обоснование и выбор методов решения задачи;

6.Разработку схемы алгоритма решения задачи;

7.Программу научных исследований, выполняемых по разработанной модели задачи;

Источник: https://studfile.net/preview/16413812/