第三節(jié)系統(tǒng)的優(yōu)化

1、第三節(jié) 系統(tǒng)的優(yōu)化國(guó)家體育館鳥巢原設(shè)計(jì)方案 鳥巢采用是大跨度重型鋼結(jié)構(gòu)體鳥巢采用是大跨度重型鋼結(jié)構(gòu)體系，它在設(shè)計(jì)過程中也在不斷的系，它在設(shè)計(jì)過程中也在不斷的優(yōu)優(yōu)化調(diào)整化調(diào)整， 取消了可開啟屋蓋取消了可開啟屋蓋，采用采用了擴(kuò)大屋頂開孔、坐席數(shù)減少了擴(kuò)大屋頂開孔、坐席數(shù)減少9000位位的優(yōu)化方案后，減少用鋼量的優(yōu)化方案后，減少用鋼量1.2萬萬噸噸 ，造價(jià)減少了約，造價(jià)減少了約4億元。億元。鳥巢圖片欣賞 我們做任何事情都希望達(dá)到最優(yōu)我們做任何事情都希望達(dá)到最優(yōu)的效果。作為的效果。作為一個(gè)一個(gè)系統(tǒng)系統(tǒng)，通常會(huì)有這，通常會(huì)有這樣或那樣的問題。如：效果不佳；或樣或那樣的問題。如：效果不佳；或是投入的人力、

2、物力、財(cái)力不是最??；是投入的人力、物力、財(cái)力不是最??；或是某種性能不理想等等。因此系統(tǒng)或是某種性能不理想等等。因此系統(tǒng)需要需要改善改善，需要，需要優(yōu)化優(yōu)化。 一一、什么是系統(tǒng)的優(yōu)化、什么是系統(tǒng)的優(yōu)化 系系統(tǒng)的優(yōu)化是指在統(tǒng)的優(yōu)化是指在給定的條件給定的條件（或（或約束）下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)，約束）下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)，采采取一定的手段和方法取一定的手段和方法，使系統(tǒng)的，使系統(tǒng)的目標(biāo)目標(biāo)值達(dá)到最大化值達(dá)到最大化（或最小化）。（或最小化）?！景咐治觥景咐治觥?北京航天橋附北京航天橋附近居民的臥室近居民的臥室距離阜石路高距離阜石路高架橋直線距離架橋直線距離不足不足30米，樓米，樓下還有公交車下還

3、有公交車站。道路噪音站。道路噪音嚴(yán)重影響居民嚴(yán)重影響居民的正常睡眠的正常睡眠 討論：討論： 怎樣改善噪音的污染，優(yōu)化怎樣改善噪音的污染，優(yōu)化村民所處環(huán)境（系統(tǒng)）？村民所處環(huán)境（系統(tǒng)）？選擇合適的優(yōu)化方法選擇合適的優(yōu)化方法建建造造隔隔聲聲墻墻日本的隔音墻選擇合適的優(yōu)化方法選擇合適的優(yōu)化方法公公路路兩兩旁旁植植樹樹造造林林 經(jīng)過調(diào)查、分析研究: 修建隔音墻是最好的方法。溫馨提示溫馨提示建造隔音墻的投入建造隔音墻的投入與改善車流噪音污與改善車流噪音污染的總效果應(yīng)如何染的總效果應(yīng)如何評(píng)價(jià)？評(píng)價(jià)？隔音墻體的主材料隔音墻體的主材料應(yīng)具有什么特點(diǎn)？應(yīng)具有什么特點(diǎn)？隔音墻的墻體結(jié)構(gòu)隔音墻的墻體結(jié)構(gòu)及外形怎樣考

4、慮？及外形怎樣考慮？ 隔音墻的墻體高度隔音墻的墻體高度及長(zhǎng)度應(yīng)該怎樣考及長(zhǎng)度應(yīng)該怎樣考慮？慮？ 修建隔音墻應(yīng)考慮的問題：修建隔音墻應(yīng)考慮的問題：1、隔音墻的高度、長(zhǎng)度如何考慮？隔音墻的隔音效果，高度與長(zhǎng)度是兩個(gè)關(guān)鍵，隔音墻只要能阻隔道路和受體的視線，至少就能減少5分貝的音量，而且每增加1米，能減少1.5分貝。1、隔音墻的高度、長(zhǎng)度如何考慮？而長(zhǎng)度方面，不能跟受體的寬度剛剛好，必須與最近受體的垂直距離為準(zhǔn)，向左右兩邊延伸4倍距離的長(zhǎng)度，才能防止聲音從兩端流進(jìn)受體。 2、隔音墻的墻體結(jié)構(gòu)、外形怎么考慮？單側(cè)直板式：?jiǎn)蝹?cè)直板式：雙側(cè)直板式：雙側(cè)直板式：帶折檐式：帶折檐式：屏障內(nèi)側(cè)加襯吸聲結(jié)構(gòu)。隔聲效

5、果好，保護(hù)的范圍比直板式的大；全封閉式：全封閉式：用于向空間發(fā)展的居民區(qū)穿越高層建筑群的公路上，隔聲效果25dB，保護(hù)面積可以覆蓋整個(gè)居民區(qū)，但造價(jià)較高。生態(tài)隔音墻：生態(tài)隔音墻：傳統(tǒng)的聲障墻常用的材料有金屬板、玻璃板、混凝土板、木板和塑料板等。這類剛性的、表面平滑的聲障墻，隔音效率一般都較差，只25分貝。為了提高其隔音效率，常用的方法是將其表面加糙(如將表面加工成“破碎形狀”)，或采用粗糙的“木材混凝土”等措施。采取這些改進(jìn)措施之后, 聲障墻的效率可提高30%50%， 即隔音效率可達(dá)7分貝左右。(聲阻抗比相差越大，反射越大)3、隔音墻墻體選用何種材料？聲屏障的地上部分即屏蔽層可采用磚墻、薄鋼板

6、、鋁合金、玻璃鋼、聚碳酸脂塑料等耐老化，抗腐蝕材料；聲屏障的地下部分即基礎(chǔ)則以混凝土及鋼材為主。為了有效的阻止噪聲穿過隔音墻，聲屏障的材料必須堅(jiān)硬且具有一定的密度（最少20公斤/平方米）。4、建隔音墻的技術(shù)要點(diǎn)具體測(cè)量噪音程度。建立隔音墻防噪音的數(shù)學(xué)模型及墻體參數(shù)關(guān)系條件，求其數(shù)學(xué)解。要做到投入最小、效果最好。驗(yàn)證試驗(yàn)。如計(jì)算機(jī)仿真4、實(shí)施優(yōu)化墻體結(jié)構(gòu)與材料，與上面的定量計(jì)算相關(guān)。美觀。效果。高架路上的隔音墻高速公路隔音墻二、系統(tǒng)優(yōu)化的意義修建隔音墻，以較小的投入，獲得了好的治理噪音污染的效益，使社會(huì)環(huán)境大系統(tǒng)的整體得以優(yōu)化。系統(tǒng)被改善了，就是系統(tǒng)被優(yōu)化了。獲得系獲得系統(tǒng)的最佳效益或最佳功能，

7、統(tǒng)的最佳效益或最佳功能，就是系統(tǒng)優(yōu)化的意義。v我們生活中存在哪些系統(tǒng)優(yōu)化的我們生活中存在哪些系統(tǒng)優(yōu)化的 例子？例子？如：建筑材料的改進(jìn)也是一項(xiàng)優(yōu)化技術(shù)，以往建筑物的墻體多采用實(shí)心磚，現(xiàn)在采用了空心磚，在保證強(qiáng)度、隔熱隔音效果的同時(shí)，節(jié)省了材料。魚肥桑魚肥桑 基種桑基種桑桑養(yǎng)蠶桑養(yǎng)蠶蠶養(yǎng)魚蠶養(yǎng)魚?；~塘三、三、系統(tǒng)優(yōu)化的一般性步驟系統(tǒng)優(yōu)化的一般性步驟 需要進(jìn)行優(yōu)化的問題 選擇合適的優(yōu)化方法 驗(yàn)證與實(shí)施 如圖：某配送（貨）中心的配送線路圖。如圖：某配送（貨）中心的配送線路圖。某配送中心位于某配送中心位于A點(diǎn)，現(xiàn)要將一批電視機(jī)等家用電器點(diǎn)，現(xiàn)要將一批電視機(jī)等家用電器 配送到位于配送到位于B、C、D處

8、的處的3家商場(chǎng)，運(yùn)貨車從家商場(chǎng)，運(yùn)貨車從A點(diǎn)出點(diǎn)出發(fā)，送完貨后返回，配送線路圖如圖所示。途中帶發(fā)，送完貨后返回，配送線路圖如圖所示。途中帶箭頭的線分別表示兩地往返的方向，數(shù)字表示兩地箭頭的線分別表示兩地往返的方向，數(shù)字表示兩地之間的路程（單位：之間的路程（單位：km），途中無箭頭的線表示可），途中無箭頭的線表示可往返線路。試設(shè)計(jì)最優(yōu)化的配送線路。往返線路。試設(shè)計(jì)最優(yōu)化的配送線路。BACD151110181413129馬上行動(dòng)馬上行動(dòng)分析方 案 線 路 路 程1 ABCDA 512 ABDCA 463 ACBDA 594 ACDBA 475 ADCBA 516 ADBCA 58影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素

9、影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素目標(biāo)要適度。目標(biāo)要適度。投入低，收效好。投入低，收效好。效效/ /耗比耗比 性性/ /耗比耗比 性性/ /價(jià)比價(jià)比 （比值越大，就（比值越大，就越接近或達(dá)到越接近或達(dá)到） 系統(tǒng)的優(yōu)化離不開條件。系統(tǒng)的優(yōu)化離不開條件。某些不確定的或不可預(yù)見的因素也會(huì)影響系某些不確定的或不可預(yù)見的因素也會(huì)影響系統(tǒng)優(yōu)化。統(tǒng)優(yōu)化。系統(tǒng)的最優(yōu)化：系統(tǒng)的最優(yōu)化：指在一定的人力、物力和財(cái)力指在一定的人力、物力和財(cái)力資源的條件下，使取得的效果（如生產(chǎn)產(chǎn)值、資源的條件下，使取得的效果（如生產(chǎn)產(chǎn)值、利潤(rùn)、效益等）達(dá)到最大，而投入（如能源、利潤(rùn)、效益等）達(dá)到最大，而投入（如能源、資金、人力、時(shí)間等）達(dá)到最小的優(yōu)化

10、。資金、人力、時(shí)間等）達(dá)到最小的優(yōu)化。最優(yōu)化的方法最優(yōu)化的方法 ： 為了使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化的目為了使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化的目標(biāo)所提出的各種解決方法。標(biāo)所提出的各種解決方法。 四、系統(tǒng)的最優(yōu)化及最優(yōu)化方法最優(yōu)化方法最優(yōu)化方法 系統(tǒng)優(yōu)化的方法是多樣的，有的運(yùn)用系統(tǒng)優(yōu)化的方法是多樣的，有的運(yùn)用數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型求解，有的通過求解，有的通過科學(xué)的估算、試驗(yàn)科學(xué)的估算、試驗(yàn)等方法實(shí)現(xiàn)。等方法實(shí)現(xiàn)。但無論運(yùn)用怎樣的優(yōu)化方法，都需要經(jīng)過若干次但無論運(yùn)用怎樣的優(yōu)化方法，都需要經(jīng)過若干次完善和驗(yàn)證，才能得出最優(yōu)解或滿意解。完善和驗(yàn)證，才能得出最優(yōu)解或滿意解。 在江邊一側(cè)有在江邊一側(cè)有A、B兩個(gè)廠，它們到江邊的兩個(gè)廠，它們到江邊的距離分別是距離分別是2km和和3km，設(shè)兩廠沿江方向的距，設(shè)兩廠沿江方向的距離是離是3.5km，現(xiàn)在要在江邊修建一個(gè)碼頭，使，現(xiàn)在要在江邊修建一個(gè)碼頭，使得兩廠的產(chǎn)品能夠順利過江，問碼頭最好應(yīng)得兩廠的產(chǎn)品能夠順利過江，問碼頭最好應(yīng)建在什么位置？建在什么位置？ABC馬上行動(dòng)馬上行動(dòng)A1 1、王林家新買了一輛汽車，為、王林家新買了一輛汽車，為了節(jié)省燃油，采取了下列系統(tǒng)優(yōu)了節(jié)省燃油，采取了下列系統(tǒng)優(yōu)化措施，其中不正確的是（化措施，其中不正確的是（ ） A、合理使用汽車空調(diào)、合理使用汽車空調(diào) B、保持汽壓合適