外點(diǎn)罰函數(shù)法

1、太原理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)測(cè)系課程上機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課 程 名 稱： 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì) 班級(jí)機(jī)測(cè)2班日 期成績(jī)?cè)u(píng)定姓名陳明鑫實(shí)驗(yàn)室機(jī)械館機(jī)房老師簽名實(shí)驗(yàn)名稱利用外點(diǎn)罰函數(shù)法求解相關(guān)函數(shù)的極小值點(diǎn)所用軟件實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皟?nèi)容實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.掌握并能夠建立最優(yōu)化基本類型問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型。2.掌握最優(yōu)化方法的基本概念、基本理論和基本方法，奠定最優(yōu)化的理論基礎(chǔ)。3.能夠熟練編制和調(diào)試最優(yōu)化方法的程序，奠定解決實(shí)際中的優(yōu)化問(wèn)題的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：理解外點(diǎn)罰函數(shù)法并編寫相關(guān)程序求其極小值點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)原理步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 外點(diǎn)罰函數(shù)法計(jì)算結(jié)果*外點(diǎn)懲罰函數(shù)法計(jì)算結(jié)果*無(wú)約束優(yōu)化方法：鮑威爾法*+一維搜索方法：黃金分割法+*初始懲罰因子

2、：r0= 1.00* 遞增系數(shù)：c0=10.00*初始坐標(biāo)： x( 0)= 0., 0., f( 0)= 1.迭代輪數(shù) k= 1 x( 1)= 0., 0., f( 1)= 0. 迭代精度： 0.迭代輪數(shù) k= 2 x( 2)= 0., -0., f( 2)= 0. 迭代精度： 0.迭代輪數(shù) k= 3 x( 3)= 0., 0., f( 3)= 0. 迭代精度： 0.迭代輪數(shù) k= 4 x( 4)= 0., -0., f( 4)= 0. 迭代精度： 0.迭代輪數(shù) k= 5 x( 5)= 0., 0., f( 5)= 0. 迭代精度： 0.迭代輪數(shù) k= 6 x( 6)= 1., -0., f(

3、 6)= 1. 迭代精度： 0.迭代輪數(shù) k= 7 x( 7)= 1., 0., f( 7)= 1. 迭代精度： 0.迭代輪數(shù) k= 8 x( 8)= 1., -0., f( 8)= 1. 迭代精度： 0.迭代輪數(shù) k= 9 x( 9)= 1., -0., f( 9)= 1. 迭代精度： 0.*外點(diǎn)懲罰函數(shù)法優(yōu)化最優(yōu)點(diǎn)及目標(biāo)函數(shù)值為： x( *)= 1., -0., f( *)= 1. 迭代精度： 0.罰函數(shù)法考核題 外點(diǎn) ：，其初始迭代點(diǎn)為，中止誤差 內(nèi)點(diǎn) ：，其初始迭代點(diǎn)為，中止誤差 *外點(diǎn)懲罰函數(shù)法計(jì)算結(jié)果*無(wú)約束優(yōu)化方法：鮑威爾法*+一維搜索方法：黃金分割法+*初始懲罰因子：r0= 1

4、.00* 遞增系數(shù)：c0=10.00*初始坐標(biāo)： x( 0)= 2., 2., f( 0)= 18.迭代輪數(shù) k= 1 x( 1)= 1., 0., f( 1)= 0. 迭代精度： 1.迭代輪數(shù) k= 2 x( 2)= 0., 0., f( 2)= 1. 迭代精度： 0.迭代輪數(shù) k= 3 x( 3)= 0., 0., f( 3)= 1. 迭代精度： 0.迭代輪數(shù) k= 4 x( 4)= 0., 0., f( 4)= 1. 迭代精度： 0.迭代輪數(shù) k= 5 x( 5)= 0., 0., f( 5)= 1. 迭代精度： 0.迭代輪數(shù) k= 6 x( 6)= 0., 0., f( 6)= 1.

5、迭代精度： 0.迭代輪數(shù) k= 7 x( 7)= 0., 0., f( 7)= 1. 迭代精度： 0.迭代輪數(shù) k= 8 x( 8)= 0., 0., f( 8)= 1. 迭代精度： 0.迭代輪數(shù) k= 9 x( 9)= 0., 0., f( 9)= 1. 迭代精度： 0.迭代輪數(shù) k= 10 x( 10)= 0., 0., f( 10)= 1. 迭代精度： 0.*外點(diǎn)懲罰函數(shù)法優(yōu)化最優(yōu)點(diǎn)及目標(biāo)函數(shù)值為： x( *)= 0., 0., f( *)= 1. 迭代精度： 0.算法程序?qū)崿F(xiàn)/*鮑威爾法*/ #include #include #include #include #include #d

6、efine N 2 /*優(yōu)化設(shè)計(jì)維數(shù)*/#define EPSIN 0. /*迭代精度*/#define H_QJ 1.0 /*初始區(qū)間搜索步長(zhǎng)*/#define Y_F 1 /*一維搜索方法選擇：1黃金分割法*/ /* 2二次插值法*/ #define MC 10.0 /*懲罰因子遞增系數(shù)*/#define NG 1 /*不等式約束個(gè)數(shù)*/#define NH 1 /*等式約束個(gè)數(shù)*/FILE *fp;double mr=1.0; /*外點(diǎn)懲罰因子*/char outname50=外點(diǎn)懲罰函數(shù)法計(jì)算結(jié)果.txt; /*計(jì)算結(jié)果輸出文件*/*給出初始點(diǎn)坐標(biāo)*/void csd_x(double

7、 x0)int i;for(i=0;iN;i+) /*初始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的情況*/x0i=0.0;return;/*目標(biāo)函數(shù)*/double hanshu1(double x)double f;f=x0*x0+x1*x1; return f;/*不等式約束方程*/void strain(double x,double g,double h)double eb;eb=EPSIN;g0=x0-1.0-eb*10.0;/g1=1.0-(x0+x1)-eb*10.0;h0=0.0; /*至少有一個(gè)為0的等式約束*/return;/*以上為修改部分*/*懲罰函數(shù)*/double hanshu(double

8、 x)int i;double f,f1,gNG,hNH;f=hanshu1(x);strain(x,g,h);f1=0.0;for(i=0;iNG;i+)if(gi0.0)f1+=gi*gi;for(i=0;iNH;i+)f1+=hi*hi;f+=mr*f1; return f;/*計(jì)算f(xk+as)*/double xkadd(double x,double d,double a)int i;double x1N;for(i=0;iN;i+)x1i=xi+a*di;return hanshu(x1);/*輸出選定的一維迭代方法*/void ywddf(int yw)switch(yw)c

9、ase 1:fprintf(fp,+一維搜索方法：黃金分割法+nn);break;case 2:fprintf(fp,+一維搜索方法：二次插值法+nn);break;return;/*輸出當(dāng)前迭代點(diǎn)坐標(biāo)及目標(biāo)函數(shù)值*/double xfout(double x,int m)int j;double f;f=hanshu(x);fprintf(fp, x(%3d)=,m);for(j=0;jf2)a2=a3;a3=0.0;f1=f2;f2=f3;f3=f1;h=-h;doa1=a2;a2=a3;f1=f2;f2=f3;a3=a2+h;f3=xkadd(x,d,a3);h=2*h;while(f3

10、0.0)ab0=a1;ab1=a3;elseab0=a3;ab1=a1;return;/*黃金分割法*/void goldcut(double x,double d,double h,double ebsin)double a1,a2,f1,f2,a,b,ab2;int i;csssqj(x,d,h,ab);a=ab0;b=ab1;a1=b-0.618*(b-a);f1=xkadd(x,d,a1);a2=a+0.618*(b-a);f2=xkadd(x,d,a2);doif(f1f2)a=a1;a1=a2;f1=f2;a2=a+0.618*(b-a);f2=xkadd(x,d,a2);else

11、b=a2;a2=a1;f2=f1;a1=b-0.618*(b-a);f1=xkadd(x,d,a1);while(b-aebsin);for(i=0;iN;i+)xi+=(b+a)*di/2;return;/*二次插值法*/int rccz(double x,double d,double h,double ebsin)double a1,a2,a3,a4,f1,f2,f3,f4,c1,c2,ab2;int i,p=0,k=0;csssqj(x,d,h,ab);a1=ab0;a3=ab1;a2=(a1+a3)/2;f1=xkadd(x,d,a1);f2=xkadd(x,d,a2);f3=xka

12、dd(x,d,a3);while(1)c1=(f3-f1)/(a3-a1);c2=(f2-f1)/(a2-a1)-c1)/(a2-a3);if(0=c2)p=1;break;a4=0.5*(a1+a3-c1/c2);if(a4-a1)*(a3-a4)=0.0)p=2;break;f4=xkadd(x,d,a4);if(1=k&fabs(a4-a2)=ebsin)break;if(a4f4)f1=f2;a1=a2;k=1;a2=a4;f2=f4;elsea3=a4;f3=f4;elseif(f2f4)f3=f2;a3=a2;k=1;a2=a4;f2=f4;elsea1=a4;f1=f4;if(0

13、=p)f1=f4-f2?a4:a2;elsef1=a2;for(i=0;iN;i+)xi+=f1*di;return p;/*鮑威爾*/void baowr(double x,double h,double ebsin,int yw)double dNN,x0N,x1N,fN+2,df,df1;int i,j,k=1,m;fN=hanshu(x);for(i=0;iN;i+)for(j=0;jN;j+)dij=0.0;for(i=0;iN;i+)dii=1.0;dofor(i=0;iN;i+)x0i=xi;f0=fN;switch(yw)case 1:for(i=0;iN;i+)goldcut

14、(x,di,h,ebsin);fi+1=hanshu(x);break;case 2:for(i=0;iN;i+)j=rccz(x,di,h,ebsin);fi+1=hanshu(x);break;for(i=0;iN;i+)x1i=2*xi-x0i;fN+1=hanshu(x1);df=0.0;m=0;for(i=0;idf)df=df1;m=i;df1=(f0-2*fN+fN+1)*(f0-fN-df)*(f0-fN-df);df1-=0.5*df*(f0-fN+1)*(f0-fN+1);if(fN+1=f0|df1=0.0)if(fNfN+1)for(i=0;iN;i+)xi=x1i;e

15、lsefor(i=m;iN-1;i+)for(j=0;jN;j+)dij=di+1j;for(i=0;iN;i+)dN-1i=xi-x0i;switch(yw)case 1:goldcut(x,dN-1,h,ebsin);break;case 2:j=rccz(x,dN-1,h,ebsin);break;fN=hanshu(x);df=0.0;for(i=0;iebsin);return;/*外點(diǎn)懲罰函數(shù)法*/void sumt(double x,double h,double ebsin,int yw)int i,k;double x0N,fact,f,mc;mc=MC;fprintf(fp

16、,*外點(diǎn)懲罰函數(shù)法計(jì)算結(jié)果*nn);fprintf(fp,*無(wú)約束優(yōu)化方法：鮑威爾法*n);ywddf(yw); /*輸出一維迭代方法*/fprintf(fp,*初始懲罰因子：r0=%5.2lf*n,mr);fprintf(fp,* 遞增系數(shù)：c0=%5.2lf*nn,mc);fprintf(fp,初始坐標(biāo)：n);f=xfout(x,0);fprintf(fp,n);k=1;dofprintf(fp,迭代輪數(shù) k=%3d n,k);for(i=0;iN;i+)x0i=xi;baowr(x,h,ebsin,yw);f=xfout(x,k);fact=0.0;for(i=0;iebsin);fprintf(fp,*n);fprintf(fp,外點(diǎn)懲罰函數(shù)法優(yōu)化最優(yōu)點(diǎn)及目標(biāo)函數(shù)值為：n);fprintf(fp, x( *)=);for(i=0;iN-1;i+)fprintf(fp,%15.7lf,xi);fprintf(fp,%