| Tác giả | Hoàng Hà |
| ISBN | 978-604-82-6048-4 |
| ISBN điện tử | 978-604-82-6132-0 |
| Khổ sách | 19 x 27 cm |
| Năm xuất bản (tái bản) | 2021 |
| Danh mục | Hoàng Hà |
| Số trang | 332 |
| Ngôn ngữ | vi |
| Loại sách | Ebook;Sách giấy; |
| Quốc gia | Việt Nam |
Một vấn đề phát sinh trong thực tế thường có nhiều phương án giải quyết có tính khả thi ví dụ như phương thức quản lý, kế hoạch tổ chức sản xuất, giải pháp kỹ thuật công nghệ... Người ra quyết định cần phải phân tích, đánh giá lựa chọn ra một phương án không chỉ có tính khả thi mà còn phải là phương án tốt nhất có hiệu quả về nhiều mặt như chất lượng, tổng chi phí, tiến độ, tác động môi trường, xã hội. đồng thời phải thỏa mãn nhiều điều kiện ràng buộc như điều kiện vật tư, thiết bị, mặt bằng, thời tiết.
Do xuất phát từ nhu cầu tất yếu của đời sống và thực tế sản xuất, hoạt động xã hội nên bài toán thiết kế tối ưu luôn thu hút được sự quan tâm nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau trong đó có hoạt động của ngành giao thông vận tải.
Trong thời đại khoa học công nghệ phát triển như hiện nay, nhiều kỹ thuật, công nghệ mới, hiệu quả cao như công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo, dữ liệu lớn. được đưa vào tích hợp cùng với các lý thuyết tối ưu hình thành những thuật toán tối ưu hóa hiện đại như thuật toán di truyền, tối ưu tiến hóa, thuật toán phân tích bầy đàn. cùng với các phần mềm tính toán mạnh, có độ tin cậy cao đã làm cho bài toán thiết kế tối ưu trở nên gắn bó mật thiết và ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong thực tế đời sống xã hội cũng như sản xuất, kinh doanh.
Cuốn sách này được biên soạn nhằm giới thiệu với các kỹ sư, cán bộ quản lý và bạn đọc những kiến thức cơ bản, thực tế và hiện đại về các phương pháp giải quyết bài toán tối ưu hóa trong thực tế.
Bên cạnh những kiến thức lý thuyết về các phương pháp tối ưu, trong đó cố gắng cập nhật những thuật toán tối ưu hóa hiện đại, nội dung cuốn sách còn đưa ra những ví dụ từ đơn giản đến phức tạp về cách lập và giải các bài toán thiết kế tối ưu trong thực tế quản lý, lập kế hoạch sản xuất, lựa chọn giải pháp kỹ thuật công nghệ. cùng với những lời giải cụ thể từ tính toán đơn giản đến sử dụng các chương trình tính toán chuyên dụng. Phạm vi ứng dụng có thể cho nhiều lĩnh vực khác nhau trong đó tập trung vào lĩnh vực xây dựng công trình giao thông.
Hy vọng nội dung cuốn sách là những kiến thức bổ ích giúp người đọc nắm bắt và vận dụng những thuật toán tối ưu vào thực tế một cách thiết thực, hiệu quả.
Phân công biên soạn như sau:
PGS.TS Hoàng Hà chủ biên, biên soạn các Chương 1, 2, 6, 7 và tham gia biên soạn các chương 3, 8.
PGS.TS Trần Thu Hằng tham gia biên soạn các Chương 3 và 8.
TS Hoàng Vũ biên soạn Chương 4, 5 và các Phụ lục.
| Trang | |
| Lời nói đầu | 3 |
| Chương 1: Các vấn đề chung của thiết kế tối ưu | |
| 1.1. Khái niệm chung về thiết kế tối ưu | 5 |
| 1.2. Lập mô hình bài toán tối ưu | 8 |
| 1.2.1. Mô hình tổng quát của bài toán tối ưu | 8 |
| 1.2.2. Miền giá trị cho phép và cực trị của các biến số thiết kế | 13 |
| 1.2.3. Hàm mục tiêu của các biến số thiết kế | 13 |
| 1.2.4. Trình tự lập mô hình bài toán tối ưu | 15 |
| 1.3. Phân loại bài toán thiết kế tối ưu | 16 |
| 1.4. Khái quát về đường lối giải bài toán tối ưu | 18 |
| 1.4.1. Các khó khăn khi lập mô hình và tìm kiếm đường lối giải bài toán tối ưu | 18 |
| 1.4.2. Đường lối chung để giải bài toán thiết kế tối ưu | 20 |
| 1.5. Một số ví dụ lập và giải bài toán tối ưu trong thực tế | 24 |
| 1.6. Bài toán thiết kế tối ưu kết cấu | 27 |
| 1.6.1. Phân loại các bài toán thiết kế tối ưu kết cấu | 27 |
| 1.6.2. Các phương pháp giải bài toán thiết kế tối ưu kết cấu | 28 |
| 1.6.3. Kỹ thuật giảm quy mô, kích thước của bài toán thiết kế tối ưu kết cấu | 29 |
| 1.6.4. Lựa chọn phương pháp giải bài toán thiết kế tối ưu kết cấu | 29 |
| 1.7. Hệ thống thiết kế tối ưu | 31 |
| 1.7.1. Khái niệm chung | 31 |
| 1.7.2. Đối thoại kỹ sư - máy tính trong quá trình giải bài toán thiết kế tối ưu | 34 |
| 1.8. Phân tích hiệu quả của các thuật toán tối ưu | 35 |
| 1.8.1. Khái niệm chung | 35 |
| 1.8.2. Đánh giá thuật toán theo độ chính xác tìm kiếm | 37 |
| 1.8.3. Đánh giá thuật toán theo tốc độ hội tụ | 38 |
| 1.8.4. Đánh giá thuật toán theo thời gian tính toán | 38 |
| Chương 2: Các phương pháp giải bài toán thiết kế tối ưu | |
| 2.1. Cơ sở lý thuyết của các phương pháp tìm nghiệm cực trị trong bài toán tối ưu | 40 |
| 2.1.1. Bài toán tìm nghiệm toàn miền của tối ưu đa cực trị (tối ưu toàn miền) | 40 |
| 2.1.2. Phương pháp thử nghiệm độc lập | 41 |
| 2.1.3. Sử dụng thông tin tiên nghiệm về hàm mục tiêu | 46 |
| 2.1.4. Áp dụng tự thích nghi trong tìm kiếm tối ưu toàn miền | 51 |
| 2.2. Phân loại các phương pháp giải bài toán thiết kế tối ưu | 57 |
| 2.2.1. Tổng quan về phân loại các phương pháp giải bài toán thiết kế tối ưu | 57 |
| 2.2.2. Đường lối chung để tìm kiếm cực trị tối ưu | 59 |
| 2.3. Đặc điểm của một số phương pháp giải bài toán thiết kế tối ưu | |
| thường dùng | 64 |
| 2.3.1. Phương pháp Tìm kiếm trực tiếp | 64 |
| 2.3.2. Phương pháp Đồ thị | 64 |
| 2.3.3. Phương pháp Đơn hình: được cải tiến từ phương pháp đồ thị | 64 |
| 2.3.4. Phương pháp Gradient | 64 |
| 2.3.5. Phương pháp Nhân tử Lagrange | 64 |
| 2.3.6. Phương pháp Tuyến tính hóa | 64 |
| 2.3.7. Phương pháp sử dụng mạng trí tuệ nhân tạo (logic mờ, di truyền) | 65 |
| 2.4. Một số phương pháp giải bài toán thiết kế tối ưu bằng mô hình | |
| quy hoạch toán học | 65 |
| 2.4.1. Mô hình bài toán quy hoạch tuyến tính (QHTT) | 65 |
| 2.4.2. Mô hình bài toán quy hoạch tuyến tính đa mục tiêu (QHTT đa mục tiêu) | 72 |
| 2.4.3. Mô hình bài toán quy hoạch phi tuyến đa mục tiêu (QHPT đa mục tiêu) | 74 |
| 2.4.4. Phương pháp tiêu chuẩn tối ưu | 76 |
| Chương 3: Các phương pháp tìm kiếm cực trị cơ bản áp dụng cho bài toán tối ưu | |
| 3.1. Phương pháp tối ưu một tham số | 82 |
| 3.1.1. Tìm theo dấu hiệu tăng (hoặc giảm của hàm mục tiêu) | 83 |
| 3.1.2. Phương pháp Tiệm cận Parabol (xấp xỉ bình phương) | 85 |
| 3.1.3. Phương pháp chia đôi khoảng tìm kiếm | 87 |
| 3.1.4. Phương pháp Mặt cắt vàng | 88 |
| 3.1.5. Các phương pháp Di chuyển từng bước | 91 |
| 3.2. Định hướng tìm kiếm cực trị trong thiết kế tối ưu | 92 |
| 3.2.1. Phương pháp xác định hướng tìm kiếm có triển vọng | |
| trong miền cho phép | 93 |
| 3.2.2. Phương pháp Chiếu Gradient | 97 |
| 3.2.3. Phương pháp Đo độ biến đổi trong miền ràng buộc | 101 |
| 3.2.4. Phương pháp Mô hình hóa tuyến tính cục bộ | 102 |
| 3.2.5. Phương pháp Hàm phạt | 107 |
| 3.2.6. Phương pháp Hàm chắn | 111 |
| Chương 4: Thuật toán tìm kiếm tối ưu trực tiếp | |
| và ứng dụng trong giao thông vận tải | |
| 4.1. Các phương pháp tìm kiếm cực trị trực tiếp | 114 |
| 4.1.1. Giới thiệu nội dung các phương pháp Tìm kiếm trực tiếp | 114 |
| 4.1.2. Phương pháp Tụt dốc theo các trục toạ độ | 117 |
| 4.1.3. Phương pháp Các hướng trực giao | 118 |
| 4.1.4. Phương pháp Tiếp tuyến song song (Phương pháp Powel) | 120 |
| 4.1.5. Phương pháp của Hooke và Jeeves | 121 |
| 4.2. Các phương pháp tìm kiếm cực trị theo Gradient | 123 |
| 4.2.1. Thuật toán tính Gradient | 123 |
| 4.2.2. Phương pháp Cauchy (Phương pháp Tụt dốc nhanh nhất) | 125 |
| 4.2.3. Ví dụ của phương pháp Tụt dốc nhanh nhất | 126 |
| 4.2.4. Các phương pháp các hướng liên hợp (Phương pháp Gradient liên hợp) | 132 |
| 4.3. Các phương pháp độ đo biến đổi | 134 |
| 4.3.1. Phương pháp giả Newton và điều kiện độ đo biến đổi | 134 |
| 4.3.2. Lựa chọn ma trận Hk | 135 |
| 4.4. Ứng dụng phương pháp tìm kiếm trực tiếp để giải bài toán thiết kế tối ưu | |
| mặt cắt dọc đại tu đường sắt xét đến phân bố điểm đồi dốc | 139 |
| 4.4.1. Mô hình bài toán | 139 |
| 4.4.2. Tìm cực trị tối ưu của bài toán | 141 |
| Chương 5: Phương pháp quy hoạch thực nghiệm và ứng dụng để giải một | |
| số bài toán thiết kế tối ưu trong xây dựng công trình giao thông | |
| 5.1. Giới thiệu phương pháp quy hoạch thực nghiệm | 145 |
| 5.1.1. Những khái niệm cơ bản của quy hoạch thực nghiệm | 145 |
| 5.1.2. Các nguyên tắc cơ bản của quy hoạch thực nghiệm | 148 |
| 5.1.3. Các bước quy hoạch thực nghiệm cực trị | 149 |
| 5.1.4. Các phương pháp kế hoạch hóa thực nghiệm cực trị chủ yếu | 151 |
| 5.2. Ứng dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trong bài toán thiết kế tối ưu................................................................................................................................... | 151 |
| 5.2.1. Tương quan giữa quy hoạch thực nghiệm và bài toán tối ưu hóa | 151 |
| 5.2.2. Xây dựng mô hình tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm | 155 |
| 5.3. Áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm lựa chọn cấp phối tối ưu cho | |
| bê tông đầm lăn trong xây dựng mặt đường giao thông | 157 |
| 5.3.1. Giới thiệu chung về bê tông đầm lăn | 157 |
| 5.3.2. Ứng dụng công nghệ BTĐL trong xây dựng mặt đường ô tô | 158 |
| 5.3.3. Sử dụng phương pháp Quy hoạch thực nghiệm giải bài toán | |
| thiết kế tối ưu cấp phối BTĐL cho mặt đường ô tô | 160 |
| 5.4. Áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để tối ưu hóa lựa chọn | |
| cấp phối của bê tông tính năng cao dùng cho hạng mục tháp | |
| và ụ neo cáp của cầu dây văng | 173 |
| 5.4.1. Giới thiệu chung về ứng dụng bê tông tính năng cao trong xây dựng | |
| giao thông | 173 |
| 5.4.2. Ứng dụng phương pháp Quy hoạch thực nghiệm để nghiên cứu thiết kế | |
| thành phần bê tông tính năng cao (BTTNC) | 175 |
| 5.5. Xác định số lượng mẫu thí nghiệm tối thiểu ứng dụng trong kiểm soát | |
| chất lượng công trình giao thông | 192 |
| 5.5.1. Các tham số dùng làm căn cứ xác định số lượng mẫu cần thiết tối thiểu | 192 |
| 5.5.2. Xác định số lượng mẫu cần thiết tối thiểu | 193 |
| Chương 6: Ứng dụng phương pháp quy hoạch động và ứng dụng để giải một số | |
| bài toán thiết kế tối ưu trong xây dựng công trình giao thông | |
| 6.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp quy hoạch động | 195 |
| 6.1.1. Những vấn đề cơ bản của phương pháp Quy hoạch động trong | |
| bài toán tối ưu | 195 |
| 6.1.2. Các nguyên tắc cơ bản của quy hoạch động | 197 |
| 6.2. Bài toán tối ưu ứng dụng phương pháp quy hoạch động | 200 |
| 6.2.1. Nghiên cứu xây dựng mô hình bài toán | 200 |
| 6.2.2. Tổ chức bài toán thiết kế tối ưu theo phương pháp Quy hoạch động | 203 |
| 6.3. Ứng dụng phương pháp quy hoạch động để giải một số bài toán thiết kế | |
| tối ưu trong xây dựng giao thông | 204 |
| 6.3.1. Thiết kế tối ưu đường đỏ của mặt cắt dọc tuyến đường giao thông | 204 |
| 6.3.2. Phân tích lựa chọn phương án tối ưu cho dự án xây dựng cầu Cần Thơ 2.. | 214 |
| 6.3.3. Ứng dụng phương pháp Quy hoạch động trong bài toán tối ưu hóa | |
| năng lực thông qua của tuyến đường sắt | 230 |
| Chương 7: Các thuật toán tối ưu hóa hiện đại dựa trên trí tuệ nhân tạo | |
| và kỹ thuật số và ứng dụng trong giao thông vận tải | |
| 7.1. Khái quát về các thuật toán tối ưu hóa hiện đại | 236 |
| 7.2. Thuật toán di truyền | 237 |
| 7.2.1. Khái niệm | 237 |
| 7.2.2. Cơ sở mô hình di truyền học trong tự nhiên | 238 |
| 7.2.3. Nội dung cơ bản của thuật toán Di truyền | 240 |
| 7.2.4. Đặc điểm của thuật toán Di truyền | 246 |
| 7.2.5. Cấu trúc của thuật toán Di truyền | 246 |
| 7.2.6 Trình tự áp dụng thuật toán Di truyền trong bài toán thiết kế tối ưu | 248 |
| 7.2.7. Cơ chế thực hiện thuật toán Di truyền | 250 |
| 7.2.8. Ví dụ ứng dụng thuật toán Di truyền trong thiết kế tối ưu | |
| công trình giao thông | 253 |
| 7.3. Thuật toán Tiến hóa | 258 |
| 7.3.1. Khái niệm | 258 |
| 7.3.2. Ứng dụng thuật toán Tiến hóa cho bài toán thiết kế tối ưu | 259 |
| 7.4. Mạng nơ ron nhân tạo | 265 |
| 7.4.1. Mạng nơ ron nhân tạo | 265 |
| 7.4.2. Đặc điểm của mạng nơ ron | 267 |
| 7.4.3. Sơ đồ khối cho thuật toán áp dụng mạng nơ ron | 267 |
| 7.5. Logic mờ trong và áp dụng trong thiết kế tối ưu | 268 |
| 7.5.1. Khái niệm Logic mờ | 268 |
| 7.5.2.Ứng dụng Logic mờ trong bài toán thiết kế tối ưu | 272 |
| 7.5.3. Ưu nhược điểm của Logic mờ | 274 |
| 7.5.4. Kết hợp Mạng nơ ron và Logic mờ | 274 |
| 7.6. Thuật toán bầy đàn (PSO) | 275 |
| 7.6.1. Khái niệm | 275 |
| 7.6.2. Thuật toán bầy đàn (PSO) và công cụ PSO-Excel Solver | 277 |
| 7.6.3. Ví dụ áp dụng công cụ PSO-Excel Solver | 279 |
| Chương 8: Một số ứng dụng bài toán thiết kế tối ưu trong vận tải | |
| 8.1. Khái niệm về bài toán tối ưu hóa vận tải | 282 |
| 8.1.1. Mô hình bài toán vận tải | 282 |
| 8.1.2. Điều kiện tồn tại phương án tối ưu trong bài toán vận tải | 286 |
| 8.2. Bảng vận tải, chu trình | 286 |
| 8.2.1. Bảng vận tải | 286 |
| 8.2.2. Chu trình | 287 |
| 8.3. Phương pháp thế vị giải bài toán tối ưu trong vận tải | 288 |
| 8.3.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp Thế vị | 289 |
| 8.3.2. Thuật toán Thế vị | 290 |
| 8.3.3. Ví dụ giải bài toán tối ưu hóa vận tải bằng thuật toán Thế vị | 291 |
| 8.4. Tìm phương án xuất phát cho bài toán tối ưu hóa vận tải | 294 |
| 8.4.1. Phương pháp góc Tây Bắc (NorthWest - conner rule) | 295 |
| 8.4.2. Ví dụ giải bài toán vận tải áp dụng phương pháp góc Tây Bắc | 296 |
| 8.4.3. Phương pháp Cực tiểu chi phí (Least cost method) | 296 |
| 8.4.4. Giải bài toán vận tải áp dụng phương pháp Cực tiểu chi phí | 297 |
| 8.5. Các mô hình bài toán tối ưu hóa vận tải mở rộng | 299 |
| 8.5.1. Bài toán không cân bằng thu phát | 299 |
| 8.5.2. Bài toán vận tải với các ràng buộc bất đẳng thức | 305 |
| 8.5.3. Bài toán tối ưu hóa lập kho nhận hàng | 307 |
| 8.5.4. Bài toán vận tải có ô cấm | 311 |
| 8.5.5. Bài toán vận tải dạng max | 313 |
| 8.6. Ứng dụng phương pháp quy hoạch động để giải bài toán thiết kế tối ưu | |
| chế độ chạy tàu trên khu đoạn đường sắt | 314 |
| 8.6.1. Tổ chức bài toán | 314 |
| 8.6.2. Tìm kiếm lời giải tối ưu | 315 |
| Phụ lục | 320 |
| Tài liệu tham khảo | 323 |
