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;