Phương pháp điều khiển tối ưu để giảm tác động các loại hóa chất độc hại dùng trong trồng trọt

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

LÊ THỊ MINH TÂN

PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU ĐỂ GIẢM

TÁC ĐỘNG CÁC LOẠI HÓA CHẤT ĐỘC HẠI

DÙNG TRONG TRỒNG TRỌT

Chuyên nghành: Khoa học máy tính

M· sè: 60.48.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC MÁY TÍNH

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. LÊ HUY THẬP

Thái Nguyên - 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung

thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Trừ

các phần tham khảo đã được nêu rõ trong Luận văn.

Tác giả

Lê Thị Minh Tân

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc của mình

tới thầy Lê Huy Thập – Tiến sỹ, Nghiên cứu viên chính Viện Công nghệ

thông tin, người đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.

Em xin bày tỏ sự biết ơn của mình tới các thầy, cô trong Viện Công

nghệ thông tin và Khoa Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên đã tận

tình truyền đạt kiến thức, phương pháp khoa học và kinh nghiệm cho em

trong suốt những năm học vừa qua.

Em cũng xin cảm ơn người thân, bạn bè, đồng nghiệp, những người đã

nhiệt tình ủng hộ, giúp đỡ, động viên em trong suốt thời gian tiến hành nghiên

cứu và thực hiện luận văn.

Trong luận văn chắc chắn còn nhiều thiếu sót, hạn chế, em rất mong

nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và các bạn để có thể sửa chữa,

hoàn thiện trong thời gian tới.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

i

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ...............................................................iii

DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................iii

MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1

1. Lý do chọn đề tài.................................................................................... 1

2. Mục tiêu nghiên cứu và tính cấp thiết của đề tài ..................................... 1

3. Phạm vi nghiên cứu và ứng dụng............................................................ 1

4. Ý nghĩa khoa học.................................................................................... 2

5. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................ 2

6. Cấu trúc của luận văn ............................................................................. 2

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TỐI ƢU...................................................... 3

1.1. Giới thiệu về bài toán tối ƣu ................................................................ 3

1.2. Giới thiệu một số dạng bài toán tối ƣu ................................................. 3

1.2.1. Bài toán vận tải (BTVT) ............................................................... 5

1.2.1.1. Phát biểu bài toán................................................................... 5

1.2.1.2. Sự tồn tại nghiệm tối ƣu......................................................... 7

1.2.1.3. Tiêu chuẩn nhận biết phƣơng án cực biên .............................. 7

1.2.2. Bài toán cái túi............................................................................ 10

1.2.2.1. Phát biểu bài toán................................................................. 10

1.2.2.2. Thuật toán giải bài toán cái túi ............................................. 10

1.2.3. Ứng dụng vào nghành nông nghiệp ............................................ 11

1.2.4. Bài toán quy hoạch phi tuyến và nghiệm tối ƣu của nó ............... 13

1.2.4.1. Phát biểu bài toán................................................................. 13

1.2.4.2. Nghiệm tối ƣu ...................................................................... 15

CHƢƠNG 2. CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐI ƢU ..................... 19

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ii

2.1. Giới thiệu khái quát phƣơng pháp giải bài toán điều khiển tối ƣu bằng

phƣơng pháp nhân tử Lagrange ................................................................ 19

2.1.1. Giới thiệu.................................................................................... 19

2.1.2. Bài toán thiết kế hệ thống nối đất chống sét trong các công trình

xây dƣ̣ ng............................................................................................... 20

2.1.3. Bài toán xây dựng mạng cấp và phân phối nƣớc tối ƣu ............... 22

2.2. Giới thiệu khái quát phƣơng pháp quy hoạch động Belman............... 25

2.2.1. Phƣơng pháp phƣơng trình truy toán và các nguyên tắc cơ bản của

quy hoạch động .................................................................................... 25

2.2.1.1. Bài toán phân phối một chiều và phƣơng pháp phƣơng trình

truy toán ........................................................................................... 25

2.2.1.2. Các nguyên tắc cơ bản của quy hoạch động ......................... 27

2.2.2. Quá trình nhiều giai đoạn và phƣơng trình hàm .......................... 28

2.2.2.1. Quá trình nhiều giai đoạn..................................................... 28

2.2.2.2. Xây dựng phƣơng trình hàm ................................................ 30

2.2.3. Sơ đồ tính ................................................................................... 31

CHƢƠNG 3. BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN TỐI ƢU ĐỂ GIẢM TÁC ĐỘNG

CỦA CÁC LOẠI HÓA CHẤT ĐỘC HẠI DÙNG TRONG TRỒNG TRỌT 32

3.1. Các lý luận và giả thiết để xây dựng bài toán..................................... 32

3.2. Phát biểu bài toán điều khiển tối ƣu................................................... 33

3.2.1. Các ký hiệu và dẫn luận.............................................................. 33

3.2.2. Phát biểu bài toán điều khiển tối ƣu ............................................ 40

3.3. Giải bài toán điều khiển tối ƣu........................................................... 41

3.4. Phân tích mối quan hệ giữa các tham số ............................................ 43

CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM............................................................................ 50

KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .................................................... 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 54

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Diễn giải

QHTT Quy hoạch tuyến tính

BTVT Bài toán vận tải

QHTS Quy hoạch tham số

QHĐ Quy hoạch động

QHPT Quy hoạch phi tuyến

QHRR Quy hoạch rời rạc

QHN Quy hoạch nguyên

QHĐMT Quy hoạch đa mục tiêu

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu bảng Tên bảng Trang

3.1 Loại, số lƣợng và chỉ số độc hại của thuốc trừ sâu 34

3.2 Loại, số lƣợng và đặc tính phá hoại của các loại

sâu bệnh

36

3.3 Số lƣợng sâu bệnh đƣợc thống kê theo năm 36

3.4 Số lƣợng sâu bệnh đƣợc thống kê theo năm đã

đƣợc xử lý

37