隨機規劃

隨機規劃

隨機規劃,規劃論的一個分支,線性規劃的推廣。研究約束條件中的係數和目標函式中的參數均為隨機變數時的線性規劃問題。用於研究具有不確定性的決策問題。隨機規劃的中心問題是選擇參數,使收益的數學期望達到最火,或使成本的數學期望達到極小。

基本信息

簡述

隨機規劃是把隨機變數包含在數學規劃模型中的理論和方法,它是數學規劃的一個分支,可以根據數學模型求得問題的最優解,但這個最優解一般不是一個確定值而是一個期望值。在隨機規劃中,需對隨機變數進行描述,分析其機率分布,往往還要考慮各隨機變數的自相關和互相關,因而在理論上和求解方法上都比確定性規劃複雜得多。

實際上,求解隨機規劃問題時,總是設法把它轉化成確定性數學規劃問題,再進行求解。如果隨機變數的非確定性或者量的變化很小,對系統的性能不產生嚴重影響,可以用其數學期望代替這個非確定值,並用確定性方法求解;然後通過敏感性分析來估價非確定性因素對方案的影響程度。如果隨機變數變化很大,用期望值可能使方案性能的評價受到很大影響,這時就要用隨機規劃方法求解。

方法

由於數學規劃問題的類型有多種,在其中考慮到隨機因素的影響,便可得到多種隨機規劃問題,如隨機整數規劃、多目標隨機規劃等等。把隨機規劃中的隨機變數一般化為隨機過程,藉助鞅論、時間序列分析、馬爾科夫鏈等理論又將極大地豐富隨機規劃的內容。

目前求解隨機規劃的方法很多。一種方法是在隨機變數經過隨機模擬之後,把隨機規劃轉化為確定性的規劃,套用確定性的非線性規劃理論來求解。另一種是採用遺傳算法、模擬退火算法、神經網路算法等智慧型最佳化算法。

樣本均值方法SAA(sample average approximation scheme)也是一種近年來新興的求解隨機規劃的方法,J.M.Mulvey和A.Ruszynski運用一種新的樣本腳本分解的方法來解決大規模的隨機最佳化問題。

特點

在隨機規劃問題中,當參變數變化時,依賴於參變數的決策變數是如何變化的,決策者雖不能得到它們之間的一個明顯表達式,但總存在著一個用期望值表示的期望效用函式。所以在規劃問題中的最優值是指期望最優值,例如目標函式表示利潤或成本時,規劃問題中找到的是最大利潤期望值或最小成本的期望值。

在隨機規劃問題中,決策者往往不知道決策變數對隨機參變數的效用函式,更不了解隨機變數的機率分布,決策者往往是從目標函式的最優值存在的條件中,尋找決策變數的最優解集合。由於決策變數與目標函式都是作用於隨機變數上,所以隨機規劃問題幾乎都是非線性規劃問題。在規劃問題中,求解隨機規劃問題是規劃論中最為困難的一問題。

當隨機變數是某個區域上的連續變數時,這就是連續型的隨機規劃問題。除此之外,就是非連續型的隨機規劃問題。對於連續型的隨機規劃問題,存在著多個決策者在同一時間內的多個決策觀點,但他們之間的觀點相互獨立,互不影響,我們可認定一個決策者在進行決策。後一個決策者的觀點不受前一個決策者的觀點左右,前一個決策者在作出決策之前,就可能觀察到某些參變數的值。

套用

在隨機規劃套用以及隨機決策系統建模方面,有豐富的研究成果。隨機規劃模型已成功用於下列方面:

對水庫規劃及運行進行研究;解決煉油廠的隨機供給原材料和生產產品的銷路問題;飼料混合問題,即選擇四種原料進行混合得到一種混合飼料,在滿足蛋白質和脂肪含量約束下,使總的費用達到最小;資產預算問題;開放存儲網路問題,並結合網路中的最短路問題,最小費用最大流問題,對於網路上的訂購量、運輸量或放水量進行隨機配流等。

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們