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最短路径研究及应用论文

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最短路径研究及应用论文

在物流配送领域,如何快速、准确的获得用户信息并及时开展业务,高效、合理的完成配送服务,成为决定物流企业市场竞争力的重要因素。下面是我为大家整理的物流配送管理系统论文,供大家参考。

物流配送系统干扰管理模型研究

物流配送管理系统论文摘要

摘要:物流配送在我国信息化时代是非常需要的,因此有着非常重要的地位。物流配送系统就是一个经济行为的系统,它为人们在物流上面提供了方便。关于物流配送系统干扰管理模型,国内外都有一定的研究。本文从物流配送系统的概念、一般方式、具体模型来作了探讨工作。

物流配送管理系统论文内容

[abstract] the logistics distribution in our country's information age is very need, so has a very important position. The logistics distribution system is an economic behavior of the system, it for the people in the logistics provided above to a convenient. About logistics distribution system interference management model, and have certain research at home and abroad. This paper, from the concept of logistics distribution system, general way, the specific model to work were discussed

关键词:物流配送;系统;干扰管理;研究;

中图分类号:F253

一、物流配送系统

(一)概念

物流配送系统是一个经济行为的系统,它是通过其收集广泛的信息来实现以信息为基础的物流系统化,其作用是不可忽视。物流配送系统的主要机能分为两种,一种是作业子系统,另一种是信息子系统。作业子系统的范围比较广,包括的内容也比较多,例如输送、保管、加工等机能,其主要目的是保证物流配送达到快速的运作,使工作效率提高。信息子系统相比作业子系统来说范围是比较小的,其内容包括订货、发货、出库管理等,它的主要目的除了提高其工作效率以外,还能使工作更加效果化。信息子系统还有一点对于顾客来说是非常有用的,那就是可以以比较低的成本以及优良的顾客服务来完成商品实体,然后从供应地再到消费地,是一种非常有利于顾客的活动。

(二)一般方式

物流配送在我国占有非常重要的地位,它一般有两种配送模式,一种是及时配送,另一种是准时配送,这两种配送模式的应用是非常广泛的,因为两种模式都要有一个共同点,那就是都满足了用户的特殊要求,以此来进行供货以及送货的工作。即时配送和准时配送的供货时间非常的灵活和稳定,基于这种情况,对于用户的生产者和经营者来说,库存的压力就发生了变化,也就是出现库存缩减的情况,有时还会取消自己的库存。

二、物流配送系统干扰管理模型

(一)国内外的研究

关于干扰的研究在20世纪70年代就已经开始了,但是其干扰管理模型是在同个世纪90年代才提出来的,在提出来的概念中,把干扰管理给局限化了,把系统扰动控制在最小数值,还指出了干扰管理的另一种含义,它是属于运筹学的某个应用领域,其发展的潜能在一定程度上来说是非常大的。

我国的学者也对干扰管理作了一些研究,研究表明干扰管理的实质就是使事件回到最初的状态,其突然出现的事件就是一种偏离,而这种偏离是微小的,并没有对其产生一些重要的影响,所以通过及时的管理 方法 是可以修正的。学者还将干扰管理与应急管理的不同点分列出来,使人一目了然。

在现阶段,国内外关于干扰管理的模型的研究具有片面性,侧重于模型以及算法,虽然涉及的领域非常的多,但是也具有一定的局限性,片面性在一定程度上也是有的,比如说在车辆调度领域,特别是物流配送这一方面,相对来说起步是比较晚的,但是后续的研究并没有停止。

(二)原因

1.总所周知,客户如果对一个企业充分信任的话,就能使企业的长期的拥有这些客户,也就是固定客户会增多,随着旧客户的口碑相传,新客户也会随之而来,企业就会得到更多的赢利。下文所讲到的数学模型建立的目标是最小化的,因此就可以就可以用这一条件来反映对客户满意度的扰动。

2.物流配送的运营商最关心的必然是运作成本,因为其运作成本是整个物流配送的核心,所以根据这种情况来看,要想节约其运作成本的话,就可以调整其干扰方案。

3.干扰管理在生成新的配送方案后,其车的路线也将发生变化,因为频繁的更改其路线,其交通费必然会增加,超过了原本的预算,其效率也会受到影响。另一方面,因为路线频繁的更改,司机原本已经熟悉的路线又变得陌生起来,必将会影响司机的工作心情。依据干扰管理的思想来看,新方案和原方案相比的话,两者间的偏差值应该是最小的,所以路径的变动量也会最小。在本文中,提出的模型(下文将提到)是以三个维度来度量其扰动的,其模型是属于多目标的。

(三)数学模型的建立

数学模型的建立,是例子是非常多的。本文只是以需求量变动为干扰事件这一个例子来进行数学建模,其原因有以下几点内容。

1.需求量变动在一些企业中是必然会发生的干扰事件,特别是在成品油销售的企业。因为油品的存放存在一定的危险,容易造成火灾事故,如果除去加油站,其他成油品销售一般为服务行业,比如说餐饮、酒店等,因为这些行业所存储的油不能太多,所以只能小批量的、多数次的来购买,根据这样一种情况,需求量必然会发生变化。据有关资料调查,需求量变动量最大的干扰事件就是该类企业。

2.需求量变动的问题在国内外学术界的关注度是非常高的,国内外许多著名学者都对需求量变动问题作了探讨。根据一些新闻、期刊以及文献我们就可以看出,物流配送需求量变动的研究已经在很久以前就有相关资料了。此类干扰事件在1987年时就作了有关研究,比如说不确定性需求的动态车辆指派问题模型。

3.关于物流配送的车辆其路径问题的种类也是非常多的,本文主要通过对有时间窗的车辆路径问题作了相关研究。此类问题有一个特别明显的特点,就是客户对货物所送达的时间非常的严格,因此其要求也更加高了。下面我们举一个例子来详细的讲解一下这个问题,让其更加的清晰明了。假如其问题范围和条件分别为:只有一个配送中心,并且其配送中心有足够的同质物质材料,车辆也足够,但是有一个问题就是其车辆必须以配送中心为始源地和终点,而且每一辆车必须从只能访问一个客户,如图1(a)所示.如果出现需求量的突发事件,车辆就必须在出发之前就要把物品载满。假如说在开始设定的计划中,并没有对需求量不足做出一些应急 措施 ,如果客户的需求量突然增加,如图1中的客户点7,而且增加的需求量还超过了剩余车辆的载货量,也就是说其车辆也出现供应不足的情况,此时它就需要其他车辆来进行援助工作,如图l(b)所示。

三、结束语

随着我国经济的迅速发展,人们开始追求方便化,所以物流配送工作对于人们来说变得越来越重要。但是在物流配送的过程中,必定会出现突发状况,也就是出现干扰的情况。比如说客户需求量变动、车辆出现故障等,这些干扰事件经常会使原本计划出现失败的情况,然后顾客就对其不满,矛盾也会随着时间而加深。在现阶段,物流配送系统干扰管理模型的研究有些片面化,在前面我们也提到过,主要因为全都集中在单一要素变动引发的干扰事件上,在真正的物流配送过程中,存在变动的情况更多,因此,物流配送系统干扰管理模型的问题还有待进一步的研究,以此来完善此系统,让其更加贴近生活,实用性也变得更强。

物流配送管理系统论文文献

[1]王旭坪,杨德礼,许传磊.有顾客需求变动的车辆调度干扰管理研究[J].运筹与管理.2009(04)

[2] 孙丽君,胡祥培,于楠,方艳.需求变动下的物流配送干扰管理模型的知识表示与求解[J].管理科学.2008(06)

[3] 杨文超,王征,胡祥培,王雅楠.行驶时间延迟的物流配送干扰管理模型及算法[J].计算机集成制造系统.2010(02)

[4] 朱晓锋,蔡延光.物流配送的优化模型及算法在连锁企业中应用[J].顺德职业技术学院学报.2011(01)

[5] 胡祥培,于楠,丁秋雷.物流配送车辆的干扰管理序贯决策方法研究[J].管理工程学报.2011(02)

矩阵算法在物流配送管理系统中的应用

物流配送管理系统论文摘要

摘要: 本文针对物流配送中心运营过程中如何合理制定配送线路的问题,以邻接矩阵为基础,通过对邻接矩阵进行运算得到有向图的可达矩阵,并据此判断是否能够找到从源节点到目标节点的有向通路,最后完成最短路径的搜索。

物流配送管理系统论文内容

Abstract: In this paper, for the problem how to develop reasonable distribution lines in the process of logistics and distribution center operations, based on adjacency matrix, by the computation of adjacency matrix to get graph reachability matrix and judge whether can find forward path from the source node to goal node, and finally complete the search of the shortest path.

关键词: 车辆路径问题;配送;物流;最短路径

Key words: vehicle routing problem;distribution;logistics;shortest path

中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章 编号:1006-4311(2013)10-0163-02

0 引言

目前我国的快递行业蓬勃发展,使得物流配送中心的业务量不断增加,业务的复杂程度也已不断提高,这都对物流配送中心的科学管理水平提出了新的要求,高效、合理、安全、快速的配送是物流系统顺利运行的保证,而配送线路安排是否合理也是配送速度、成本、效益的保证。正确、合理地安排配送线路,可以达到省时、省力,增加资源利用率,降低成本,提高经济效益的目的,从而使企业达到科学化的物流管理。

本文以邻接矩阵模型为基础,提出了一种新的最短路径算法,通过对邻接矩阵进行运算得到有向图的可达矩阵,并据此判断是否能够找到从源节点到目标节点的有向通路,最后完成最短路径的搜索。

1 有向图的可达矩阵

假设有一个n个节点(d1,d2……dn)建立的有向图,每条有向边上都有各自的权值,若节点di和dj之间有条有向边,则其权值表示为Wij。如果我们要求节点d1到节点dn的最短路径。那么首先应该建立基于该有向图的邻接矩阵M:Mij=0表示节点di和dj之间没有直接有向通路,若Mij=1表示节点di和dj之间存在直接有向通路。

那么矩阵M2中所有为1的元素的坐标所代表的就是通过一次“中转”可以达到贯通的节点对。以此类推M3中所有为1的元素的坐标就是通过两次 “中转”可以达到贯通的节点对;Mn所有为1的元素的坐标就是通过n-1次“中转”可以达到贯通的节点对。

所以我们可以得出:M1+M2+M3+……+Mn得到的矩阵T即为原有向图可达矩阵,Tij=0表示节点di和dj之间没有有向通路,若Tij=1表示节点di和dj之间存在至少存在一条有向通路。

对于大规模稀疏矩阵,由于存在大量的值为0的元素,若按常规意义来存储,既会占用大量的存储空间,又会给查找带来不便。所以只要存储值为非0的元素即可。这在计算机中很好实现,只要建立含有两个整数域的结构体变量即可。

2 路径搜索算法

初步设想 由矩阵乘法的性质可知,Mx=Mx-1*M。若M■■≠0,则说明节点d1通过x-1次“中转”可以到达节点dj。那其中这x-1个节点都是哪些?它们又是什么顺序呢?把这两个问题搞清楚我们就找到了一条从节点d1经x-1次“中转”到达节点dj的通路。

接下来我们观察矩阵Mx-1的第一行,若M■■≠0,且Mij≠0,则说明:节点d1存在经x-2次“中转”到达节点di的通路,且节点di和dj之间存在直接有向通路。这样我们就找到了节点d1到节点dj通路的最后一次“中转”di,即d1,……,di,dj是一条有向通路。我们可以根据此方法进一步再找到节点d1到节点到达di的最后一次“中转”,以此类推直至找到整个通路上的所有节点。

这在计算机中实现也很容易,只要把找节点di和dj之间的最后一次“中转”的方法编写好,采用计算机中的递归调用就能很好地解决这个问题,计算机会自己自动完成整个操作。

节点的选取 有一个问题我们需要注意:在我们观察矩阵Mx-1的第一行时可能有多个节点di,使得M■■≠0,且Mij≠0。基于我们是想找到有向图中的最短路径,所以每一次选取节点应该选择一个到节点dj最短的节点作为最后一次“中转”。这一过程是通过查看另一权值矩阵W,找到值最小的Wij来确定di的。

待查节点集 上面说到,我们找到了节点d1到节点dj的x-1次“中转”的最后一次“中转”di,即d1,……,di,dj是一条有向通路。根据此方法进一步再找到节点d1到节点到达di的最后一次“中转”,以此类推直至找到整个通路上的所有节点。

每一次查找之前,与待查节点有直接通路的节点都应加到考察的范围,同时上一次确定的最终通路上的节点也应从待查范围中删除,而加入最终通路的节点集中。

需要考虑的两种情况 按照上面方法是会找到一条从d1到节点dj的一条有向通路,但是一定是最短路径吗?我们先考虑两个情况:①如果在已经找到一条从d1到节点dj的有向通路的前提下,再重复以上过程再找一条从d1到节点dj的有向通路,那么有可能新找到的通路上的所有权值之和要比之前找到的通路上的权值之和小,在这种情况下,应放弃原来通路。记下新找到的通路把它作为“当前”的最短路径。②如果在查找的过程中,已经确定节点dy是在已找通路上的节点,即存在节点d1到节点dy的通路,也存在节点dy到节点dj的通路,并且dy是上一节点的最近邻接点。但在查找下一步节点d1到节点dy的通路的最后一次“中转”dz的过程中发现:所定通路上节点dy的上一节点通过其他方式到节点dz的长度要比经过节点dy中转到节点dz的长度要短,即通过dy相当于“绕路”。因为根据中所阐述的方法找到的节点dz一定是待查节点中到节点dy路径长度最短的节点。若存在“绕路”现象,那么通过节点dy到其他的未差节点都会“绕路”。因而在这种情况下应该从已经确定的有向通路中把节点dy删除,恢复上一节点为当前节点,重新查找其除dy之外的最后一次“中转”。 搜索算法 首先根据实际情况建立有向图,并根据有向图建立有向图的邻接矩阵M,以及根据各有向边的权值建立矩阵W。然后根据矩阵乘法求出M2,M3,……Mn。这可以通过循环完成。之后的步骤就是设定待查节点,由于算法是从终点向起点查找的,所以应该先把与终点dj构成直接通路的节点作为待查节点。建立完待查节点集后,首先按照深度优先进行搜索,按照上面所说的递归算法查找第一条有向通路。然后以此条通路为基准,进行广度优先搜索,寻找新的通路,查找过程仍然是采用上述的递归算法,但是要考虑到中的两种情况。需要指出的是:广度优先搜索过程可能是一个反复执行的过程,直至最终找到节点d1到节点dj的最短路径。

3 实例

某物流公司业务员要从v0到地点v2投递货物,路线如图1所示,业务员想在此过程走的路线最短,时间最快。他应该走哪条路线?

由上面有向图建立的邻接矩阵M以及有向边权值矩阵W如图2所示,由于M是一个稀疏矩阵,按照上面方法所述形成的节点数对(0,1),(0,3),(1,2),(3,2),(3,4),(4,1),(4,2)。按照矩阵乘法计算出M2、M3、M4、M5。由它们产生的节点对如下所示:M2(0,2),(0,4),(3,1),(3,2),(4,2);M3(0,1),(0,2),(3,2);M4(0,2)。我们据此可得到该有向图的可达矩阵T的节点对:(0,1),(0,2),(0,3),(0,4),(1,2),(3,1),(3,2),(3,4)(4,1),(4,2)。

现在我们求节点v0到v2的最短路径。查看矩阵T可知存在(0,2)的节点对,所以从V0可以到达V2。再按照上述规则以及结合矩阵W,找到M2存在(2,0)节点对,M中存在(1,2)和(0,1)节点对,即M■■= M12* M01, M■■、M12、 M01都不为0。所以找到一条通路即:v0、v1、v2,其路径长为19。

按照上述方法,我们还可以找到通路:v0、v3、v2和v0、v3、v4、v2,但是由于它们的路径长分别为19和20,不产生对通路v0、v1、v2的替换,所以在此不再详述。继续按着上述方法查找通路时会发现:M■■≠0,且存在M■■≠0,M12≠0,继续查找又会发现存在M■■≠0,M41≠0,进一步查找又会发现存在M03≠0,M34≠0,所以最终找到通路:v0、v3、v4、v1、v2,由于其路径长为18,所以按照上述原则对原通路v0、v1、v2进行替换,又由于已查找该有向图中所有通路,所以确定最短路径为v0、v3、v4、v1、v2,由于其路径长为18。

4 结论

本文针对物流配送系统中的投递等事务中路线优化的问题,提出了一种新的对最短路径算法的尝试,采用逆向标号,对待查节点进行优化选取,有效的利用了第一次计算的有用信息,避免重复计算,使得该算法搜索设计上要比以往算法节省时间,对于最短路径问题可以快速求解。虽然增加了邻接矩阵的乘法计算,但由于是稀疏矩阵,不会增加太多的计算量。本算法是具有实际意义的,可以在成本降低方面给出积极、高效的意见和解决方法,从而降低物流中的流通费用。

物流配送管理系统论文文献

[1]肖位枢.图论及其算法.北京:航空工业出版社,1993.

[2]任亚飞,孙明贵,王俊.民营快递业的发展及其战略选择.北京:中国储运,2006.

[3]周石林,尹建平,冯豫华.基于邻接矩阵的最短路径算法.北京:软件导报,2010.

[4]蔡临宁.物流系统规划—建模实例分析.北京:机械工业出版社,2003.

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现在,我们准备介绍计算机科学史上伟大的成就之一:Dijkstra最短路径算法[1]。这个算法适用于边的长度均不为负数的有向图,它计算从一个起始顶点到其他所有顶点的最短路径的长度。在正式定义这个问题(节)之后,我们讲解这个算法(节)以及它的正确性证明(节),然后介绍一个简单直接的实现(节)。在第4章中,我们将看到这种算法的一种令人惊叹的快速实现,它充分利用了堆这种数据结构。单源最短路径问题问题定义Dijkstra算法解决了单源最短路径问题。[2]问题:单源最短路径输入:有向图G=(V, E),起始顶点s∈V,并且每条边e∈E的长度e均为非负值。输出:每个顶点v∈V的dist(s,v)。注意,dist(s,v)这种记法表示从s到v的最短路径的长度(如果不存在从s到v的路径,dist(s,v)就是+∞)。所谓路径的长度,就是组成这条路径的各条边的长度之和。例如,在一个每条边的长度均为1的图中,路径的长度就是它所包含的边的数量。从顶点v到顶点w的最短路径就是所有从v到w的路径中长度最短的。例如,如果一个图表示道路网,每条边的长度表示从一端到另一端的预期行车时间,那么单源最短路径问题就成为计算从一个起始顶点到所有可能的目的地的行车时间的问题。小测验考虑单源最短路径问题的下面这个输入,起始顶点为s,每个边都有一个标签标识了它的长度:从s出发到s、v、w和t的最短距离分别是多少?(a)0,1,2,3(b)0,1,3,6(c)0,1,4,6(d)0,1,4,7(正确答案和详细解释参见节。)一些前提条件方便起见,我们假设本章中的输入图是有向图。经过一些微小的戏剧性修改之后,Dijkstra算法同样适用于无向图(可以进行验证)。另一个前提条件比较重要。问题陈述已经清楚地表明:我们假设每条边的长度是非负的。在许多应用中(例如计算行车路线),边的长度天然就是非负的(除非涉及时光机器),完全不需要担心这个问题。但是,我们要记住,图的路径也可以表示抽象的决策序列。例如,也许我们希望计算涉及购买和销售的金融交易序列的利润。这个问题相当于在一个边的长度可能为正也可能为负的图中寻找最短路径。在边的长度可能为负的应用中,我们不应该使用Dijkstra算法,具体原因可以参考节。[3]为什么不使用宽度优先的搜索如节所述,宽度优先的搜索的一个“杀手”级应用就是计算从一个起始顶点出发的最短路径。我们为什么需要另一种最短路径算法呢?记住,宽度优先的搜索计算的是从起始顶点到每个其他顶点的边数最少的路径,这是单源最短路径问题中每条边的长度均为1这种特殊情况。我们在小测验中看到,对于通用的非负长度边,最短路径并不一定是边数最少的路径。最短路径的许多应用,例如计算行车路线或金融交易序列,不可避免地涉及不同长度的边。但是,读者可能会觉得,通用的最短路径问题与这种特殊情况真的存在这么大的区别吗?如图所示,我们不能把一条更长的边看成3条长度为1的边组成的路径吗?图路径事实上,“一条长度为正整数的边”和“一条由条长度为1的边所组成的路径”之间并没有本质的区别。在原则上,我们可以把每条边展开为由多条长度为1的边组成的路径,然后应用宽度优先的搜索对图进行展开来解决单源最短路径问题。这是把一个问题简化为另一个问题的一个例子。在这个例子中,就是从边的长度为正整数的单源最短路径问题简化为每条边的长度均为1的特殊情况。这种简化所存在的主要问题是它扩大了图的规模。如果所有边的长度都是小整数,那么这种扩张并不是严重的问题。但在实际应用中,情况并不一定如此。某条边的长度很可能比原图中顶点和边的总数还要大很多!宽度优先的搜索在扩张后的图中的运行效率是线性时间,但这种线性时间并不一定接近原图长度的线性时间。Dijkstra算法可以看成是在扩张后的图上执行宽度优先的搜索的一种灵活模拟,它只对原始输入图进行操作,其运行时间为近似线性。关于简化如果一种能够解决问题B的算法可以方便地经过转换解决问题A,那么问题A就可以简化为问题B。例如,计算数组的中位元素的问题可以简化为对数组进行排序的问题。简化是算法及其限制的研究中非常重要的概念,具有极强的实用性。我们总是应该寻求问题的简化。当我们遇到一个似乎是新的问题时,总是要问自己:这个问题是不是一个我们已经知道怎样解决的问题的伪装版本呢?或者,我们是不是可以把这个问题的通用版本简化为一种特殊情况呢?小测验的答案正确答案:(b)。从s到本身的最短路径的长度为0以及从s到v的最短路径的长度为1不需要讨论。顶点w稍微有趣一点。从s到w的其中一条路径是有向边(s,w),它的长度是4。但是,通过更多的边可以减少总长度:路径s→v→w的长度只有1+2=3,它是最短的s−w路径。类似地,从s到t的每条经过两次跳跃的路径的长度为7,而那条更迂回的路径的长度只有1+2+3=6。算法伪码Dijkstra算法的高层结构与第2章的图搜索算法相似。[4]它的主循环的每次迭代处理一个新的顶点。这个算法的高级之处在于它采用了一种非常“聪明”的规则选择接下来处理哪个顶点:就是尚未处理的顶点中看上去最靠近起始顶点的那一个。下面的优雅伪码精确地描述了这个思路。

最短路问题及求解研究论文

随着科学技术特别是信息技术的高速发展,数学建模的应用价值越来越得到众人的重视,

数学建模本身是一个创造性的思维过程,它是对数学知识的综合应用,具有较强的创新性,以下是一篇关于数学建模教育开展策略探究的论文 范文 ,欢迎阅读参考。

大学数学具有高度抽象性和概括性等特点,知识本身难度大再加上学时少、内容多等教学现状常常造成学生的学习积极性不高、知识掌握不够透彻、遇到实际问题时束手无策,而数学建模思想能激发学生的学习兴趣,培养学生应用数学的意识,提高其解决实际问题的能力。数学建模活动为学生构建了一个由数学知识通向实际问题的桥梁,是学生的数学知识和应用能力共同提高的最佳结合方式。因此在大学数学教育中应加强数学建模教育和活动,让学生积极主动学习建模思想,认真体验和感知建模过程,以此启迪创新意识和 创新思维 ,提高其素质和创新能力,实现向素质教育的转化和深入。

一、数学建模的含义及特点

数学建模即抓住问题的本质,抽取影响研究对象的主因素,将其转化为数学问题,利用数学思维、数学逻辑进行分析,借助于数学 方法 及相关工具进行计算,最后将所得的答案回归实际问题,即模型的检验,这就是数学建模的全过程。一般来说",数学建模"包含五个阶段。

1.准备阶段

主要分析问题背景,已知条件,建模目的等问题。

2.假设阶段

做出科学合理的假设,既能简化问题,又能抓住问题的本质。

3.建立阶段

从众多影响研究对象的因素中适当地取舍,抽取主因素予以考虑,建立能刻画实际问题本质的数学模型。

4.求解阶段

对已建立的数学模型,运用数学方法、数学软件及相关的工具进行求解。

5.验证阶段

用实际数据检验模型,如果偏差较大,就要分析假设中某些因素的合理性,修改模型,直至吻合或接近现实。如果建立的模型经得起实践的检验,那么此模型就是符合实际规律的,能解决实际问题或有效预测未来的,这样的建模就是成功的,得到的模型必被推广应用。

二、加强数学建模教育的作用和意义

(一) 加强数学建模教育有助于激发学生学习数学的兴趣,提高数学修养和素质

数学建模教育强调如何把实际问题转化为数学问题,进而利用数学及其有关的工具解决这些问题, 因此在大学数学的教学活动中融入数学建模思想,鼓励学生参与数学建模实践活动,不但可以使学生学以致用,做到理论联系实际,而且还会使他们感受到数学的生机与活力,激发求知的兴趣和探索的欲望,变被动学习为主动参与其效率就会大为改善。数学修养和素质自然而然得以培养并提高。

(二)加强数学建模教育有助于提高学生的分析解决问题能力、综合应用能力

数学建模问题来源于社会生活的众多领域,在建模过程中,学生首先需要阅读相关的文献资料,然后应用数学思维、数学逻辑及相关知识对实际问题进行深入剖析研究并经过一系列复杂计算,得出反映实际问题的最佳数学模型及模型最优解。因此通过数学建模活动学生的视野将会得以拓宽,应用意识、解决复杂问题的能力也会得到增强和提高。

(三)加强数学建模教育有助于培养学生的创造性思维和创新能力

所谓创造力是指"对已积累的知识和 经验 进行科学地加工和创造,产生新概念、新知识、新思想的能力,大体上由感知力、 记忆力 、思考力、 想象力 四种能力所构成"[1].现今教育界认为,创造力的培养是人才培养的关键,数学建模活动的各个环节无不充满了创造性思维的挑战。

很多不同的实际问题,其数学模型可以是相同或相似的,这就要求学生在建模时触类旁通,挖掘不同事物间的本质,寻找其内在联系。而对一个具体的建模问题,能否把握其本质转化为数学问题,是完成建模过程的关键所在。同时建模题材有较大的灵活性,没有统一的标准答案,因此数学建模过程是培养学生创造性思维,提高创新能力的过程[2].

(四)加强数学建模教育有助于提高学生科技论文的撰写能力

数学建模的结果是以论文形式呈现的,如何将建模思想、建立的模型、最优解及其关键环节的处理在论文中清晰地表述出来,对本科生来说是一个挑战。经历数学建模全过程的磨练,特别是数模论文的撰写,学生的文字语言、数学表述能力及论文的撰写能力无疑会得到前所未有的提高。

(五)加强数学建模教育有助于增强学生的团结合作精神并提高协调组织能力建模问题通常较复杂,涉及的知识面也很广,因此数学建模实践活动一般效仿正规竞赛的规则,三人为一队在三天内以论文形式完成建模题目。要较好地完成任务,离不开良好的组织与管理、分工与协作[3].

三、开展数学建模教育及活动的具体途径和有效方法

(一)开展数学建模课堂教学

即在课堂教学中,教师以具体的案例作为主要的教学内容,通过具体问题的建模,介绍建模的过程和思想方法及建模中要注意的问题。案例教学法的关键在于把握两个重要环节:

案例的选取和课堂教学的组织。

教学案例一定要精心选取,才能达到预期的教学效果。其选取一般要遵循以下几点。

1. 代表性:案例的选取要具有科学性,能拓宽学生的知识面,突出数学建模活动重在培养兴趣提高能力等特点。

2. 原始性:来自媒体的信息,企事业单位的 报告 ,现实生活和各学科中的问题等等,都是数学建模问题原始资料的重要来源。

3. 创新性:案例应注意选取在建模的某些环节上具有挑战性,能激发学生的创造性思维,培养学生的创新精神和提高创造能力。

案例教学的课堂组织,一部分是教师讲授,从实际问题出发,讲清问题的背景、建模的要求和已掌握的信息,介绍如何通过合理的假设和简化建立优化的数学模型。还要强调如何用求解结果去解释实际现象即检验模型。另一部分是课堂讨论,让学生自由发言各抒己见并提出新的模型,简介关键环节的处理。最后教师做出点评,提供一些改进的方向,让学生自己课外独立探索和钻研,这样既突出了教学重点,又给学生留下了进一步思考的空间,既避免了教师的"满堂灌",也活跃了课堂气氛,提高了学生的课堂学习兴趣和积极性,使传授知识变为学习知识、应用知识,真正地达到提高素质和培养能力的教学目的[4].

(二)开展数模竞赛的专题培训指导工作

建立数学建模竞赛指导团队,分专题实行教师负责制。每位教师根据自己的专长,负责讲授某一方面的数学建模知识与技巧,并选取相应地建模案例进行剖析。如离散模型、连续模型、优化模型、微分方程模型、概率模型、统计回归模型及数学软件的使用等。学生根据自己的薄弱点,选择适合的专题培训班进行学习,以弥补自己的不足。这种针对性的数模教学,会极大地提高教学效率。

(三)建立数学建模网络课程

以现代 网络技术 为依托,建立数学建模课程网站,内容包括:课程介绍,课程大纲,教师教案,电子课件,教学实验,教学录像,网上答疑等;还可以增加一些有关栏目,如历年国内外数模竞赛介绍,校内竞赛,专家点评,获奖心得交流;同时提供数模学习资源下载如讲义,背景材料,历年国内外竞赛题,优秀论文等。以此为学生提供良好的自主学习网络平台,实现课堂教学与网络教学的有机结合,达到有效地提高学生数学建模综合应用能力的目的。[5,6]

(四)开展校内数学建模竞赛活动

完全模拟全国大学生数模竞赛的形式规则:定时公布赛题,三人一组,只能队内讨论,按时提交论文,之后指导教师、参赛同学集中讨论,进一步完善。笔者负责数学建模竞赛培训近 20 年,多年的实践证明,每进行一次这样的训练,学生在建模思路、建模水平、使用软件能力、论文书写方面就有大幅提高。多次训练之后,学生的建模水平更是突飞猛进,效果甚佳。

如 2008 年我指导的队荣获全国高教社杯大学生数学建模竞赛的最高奖---高教社杯奖,这是此赛设置的唯一一个名额,也是当年从全国(包括香港)院校的约 1 万多个本科参赛队中脱颖而出的。又如 2014 年我校 57 队参加全国大学生数学建模竞赛,43 队获奖,获奖比例达 75%,创历年之最。

(五)鼓励学生积极参加全国大学生数学建模竞赛、国际数学建模竞赛

全国大学生数学建模竞赛创办于 1992 年,每年一届,目前已成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛, 国际大学生数学建模竞赛是世界上影响范围最大的高水平大学生学术赛事。参加数学建模大赛可以激励学生学习数学的积极性,提高运用数学及相关工具分析问题解决问题的综合能力,开拓知识面,培养创造精神及合作意识。

四、结束语

数学建模本身是一个创造性的思维过程,它是对数学知识的综合应用,具有较强的创新性,而高校数学教学改革的目的之一是要着力培养学生的创造性思维,提高学生的创新能力。因此应将数学建模思想融入教学活动中,通过不断的数学建模教育和实践培养学生的创新能力和应用能力从而提高学生的基本素质以适应社会发展的要求。

参考文献:

[1]辞海[M].上海辞书出版社,2002,1:237.

[2]许梅生,章迪平,张少林。 数学建模的认识与实践[J].浙江科技学院学报,2003,15(1):40-42.

[3]姜启源,谢金星,一项成功的高等教育改革实践[J].中国高教研究,2011,12:79-83.

[4]饶从军,王成。论高校数学建模教学[J].延边大学学报(自然科学学版),2006,32(3):227-230.

[5]段璐灵。数学建模课程教学改革初探[J].教育与职业,2013,5:140-142.

[6]郝鹏鹏。工程网络课程教学的实践与思考[J]科技视界,2014,29:76-77.

大部分数学知识是抽象的,概念比较枯燥,造成学生学习困难,而数学建模的运用,在很大程度上可以将抽象的数学知识转化成实体模型,让学生更容易理解和学习数学知识。教师要做的就是了解并掌握数学建模的方法,并且把这种 教学方法 运用到数学教学中。

对教师来说,发现好的教学方法不是最重要的,而是如何把方法与教学结合起来。通过对数学建模的长期研究和实践应用,笔者 总结 了数学建模的概念以及运用策略。

一、数学建模的概念

想要更好地运用数学建模,首先要了解什么是数学建模。可以说,数学建模就像一面镜子,可以使数学抽象的影像产生与之对应的具体化物象。

二、在小学数学教学中运用数学建模的策略

1.根据事物之间的共性进行数学建模

想要运用数学建模,首先要对建模对象有一定的感知。教师要创造有利的条件,促使学生感知不同事物之间的共性,然后进行数学建模。

教师应做好建模前的指导工作,为学生的数学建模做好铺垫,而学生要学会尝试自己去发现事物的共性,争取将事物的共性完美地运用到数学建模中。在建模过程中,教师要引导学生把新知识和旧知识结合起来的作用,将原来学习中发现的好方法运用到新知识的学习、新数学模型的构建中,降低新的数学建模的难度,提高学生数学建模的成功率。如在教学《图形面积》时,教师可以利用不同的图形模板,让学生了解不同图形的面积构成,寻找不同图形面积的差异以及图形之间的共性。这样直观地向学生展示图形的变化,可以加深学生对知识的理解,提高学生的学习效率。

2.认识建模思想的本质

建模思想与数学的本质紧密相连,它不是独立存在于数学教学之外的。所以在数学建模过程中,教师要帮助学生正确认识数学建模的本质,将数学建模与数学教学有机结合起来,提高学生解决问题的能力,让学生真正具备使用数学建模的能力。

建模过程并不是独立于数学教学之外的,它和数学的教学过程紧密相连。数学建模是使人对数学抽象化知识进行具体认识的工具,是运用数学建模思想解决数学难题的过程。因此,教师要将它和数学教学组成一个有机的整体,不仅要帮助学生完成建模,更要带领学生认识数学建模的本质,领悟数学建模思想的真谛,并逐渐引导学生使用数学建模解决数学学习过程中遇到的问题。

3.发挥教材在数学建模上的作用

教材是最基础的教学工具,在数学教材中有很多典型案例可以利用在数学建模上,其中很大一部分来源于生活,更易于小学生学习和理解,有助于学生构建数学建模思想。教师要利用好教材,培养学生的建模能力,帮助学生建造更易于理解的数学模型,从而提高学生的学习效率。如在教学加减法时,教材上会有很多数苹果、香蕉的例题,这些就是很好的数学模型,因为贴近生活,可以激发学生的学习兴趣,培养学生数学建模的能力,所以教师应该深入研究教材。

数学建模是一种很好的数学教学方法,教师要充分利用这种教学方法,真正做到实践与理论完美结合。

1、层次分析法,简称AHP,是指将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次,在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。该方法是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于20世纪70年代初,在为美国国防部研究"根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配"课题时,应用网络系统理论和多目标综合评价方法,提出的一种层次权重决策分析方法。

2、多属性决策是现代决策科学的一个重要组成部分,它的理论和方法在工程设计、经济、管理和军事等诸多领域中有着广泛的应用,如:投资决策、项目评估、维修服务、武器系统性能评定、工厂选址、投标招标、产业部门发展排序和经济效益综合评价等.多属性决策的实质是利用已有的决策信息通过一定的方式对一组(有限个)备选方案进行排序或择优.它主要由两部分组成:(l) 获取决策信息.决策信息一般包括两个方面的内容:属性权重和属性值(属性值主要有三种形式:实数、区间数和语言).其中,属性权重的确定是多属性决策中的一个重要研究内容;(2)通过一定的方式对决策信息进行集结并对方案进行排序和择优。

3、灰色预测模型(Gray Forecast Model)是通过少量的、不完全的信息,建立数学模型并做出预测的一种预测方法.当我们应用运筹学的思想方法解决实际问题,制定发展战略和政策、进行重大问题的决策时,都必须对未来进行科学的预测.预测是根据客观事物的过去和现在的发展规律,借助于科学的方法对其未来的发展趋势和状况进行描述和分析,并形成科学的假设和判断。

4、Dijkstra算法能求一个顶点到另一顶点最短路径。它是由Dijkstra于1959年提出的。实际它能出始点到 其它 所有顶点的最短路径。

Dijkstra算法是一种标号法:给赋权图的每一个顶点记一个数,称为顶点的标号(临时标号,称T标号,或者固定标号,称为P标号)。T标号表示从始顶点到该标点的最短路长的上界;P标号则是从始顶点到该顶点的最短路长。

5、Floyd算法是一个经典的动态规划算法。用通俗的语言来描述的话,首先我们的目标是寻找从点i到点j的最短路径。从动态规划的角度看问题,我们需要为这个目标重新做一个诠释(这个诠释正是动态规划最富创造力的精华所在)从任意节点i到任意节点j的最短路径不外乎2种可能,1是直接从i到j,2是从i经过若干个节点k到j。所以,我们假设Dis(i,j)为节点u到节点v的最短路径的距离,对于每一个节点k,我们检查Dis(i,k) + Dis(k,j) < Dis(i,j)是否成立,如果成立,证明从i到k再到j的路径比i直接到j的路径短,我们便设置Dis(i,j) = Dis(i,k) + Dis(k,j),这样一来,当我们遍历完所有节点k,Dis(i,j)中记录的便是i到j的最短路径的距离。

6、模拟退火算法是模仿自然界退火现象而得,利用了物理中固体物质的退火过程与一般优化问题的相似性从某一初始温度开始,伴随温度的不断下降,结合概率突跳特性在解空间中随机寻找全局最优解。

7、种群竞争模型:当两个种群为争夺同一食物来源和生存空间相互竞争时,常见的结局是,竞争力弱的灭绝,竞争力强的达到环境容许的最大容量。使用种群竞争模型可以描述两个种群相互竞争的过程,分析产生各种结局的条件。

8、排队论发源于上世纪初。当时美国贝尔电话公司发明了自动电话,以适应日益繁忙的工商业电话通讯需要。这个新发明带来了一个新问题,即通话线路与电话用户呼叫的数量关系应如何妥善解决,这个问题久久未能解决。1909年,丹麦的哥本哈根电话公司.埃尔浪(Erlang)在热力学统计平衡概念的启发下解决了这个问题。

9、线性规划是运筹学中研究较早、发展较快、应用广泛、方法较成熟的一个重要分支,它是辅助人们进行科学管理的一种数学方法.在经济管理、交通运输、工农业生产等经济活动中,提高经济效果是人们不可缺少的要求,而提高经济效果一般通过两种途径:一是技术方面的改进,例如改善生产工艺,使用新设备和新型原材料.二是生产组织与计划的改进,即合理安排人力物力资源.线性规划所研究的是:在一定条件下,合理安排人力物力等资源,使经济效果达到最好.一般地,求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题,统称为线性规划问题。满足线性约束条件的解叫做可行解,由所有可行解组成的集合叫做可行域。决策变量、约束条件、目标函数是线性规划的三要素。

10、非线性规划:非线性规划是一种求解目标函数或约束条件中有一个或几个非线性函数的最优化问题的方法。运筹学的一个重要分支。20世纪50年代初,库哈() 和托克 () 提出了非线性规划的基本定理,为非线性规划奠定了理论基础。这一方法在工业、交通运输、经济管理和军事等方面有广泛的应用,特别是在“最优设计”方面,它提供了数学基础和计算方法,因此有重要的实用价值。

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彼此彼此啊~!

高中数学建模的三种教学形式问题的提出数学建模的教学实践在我国己有十多年的探索了,新的国家课程标准和新的教材都将数学建模内容列入学生必修内容。在探究性学习的探索中,一些学校选择了数学建模做为突破口;在进行数学课题学习的教学实践中,数学建模是其中的一种重要形式。近年来,我校为配合上海市中学生数学知识应用竞赛,对数学建模教学进行了积极的探索,针对人为地将数学建模教学与曰常课堂教学相割裂、教师和学生对数学建模这种具有多样性、新奇性的学习形式存在的畏难心理等困难,我校在数学建模的教学中主要采用了以下循序渐近的三个不同层次的教学形式来克服以上的困难。研究方法和过程一、常规课堂教学中的数学建模教学广义地说,一切数学概念、数学理论体系、数学公式、方程式和算法系统都可以称为数学模形。如“椭圆的方程及图象”就是一个数学模型,“用‘二分法’求方程的一个近似解”也是一个数学模型。针对学生在数学建模中不会对实际问题进行抽象、简化、假设变量和参数,形成明确的数学框架的困难,我们在常规的数学课堂教学中,有意识地选择合适的教学内容,模仿实际问题中建立数学模型的过程,来处理教材中常规的学习内容,从而为学生由实际问题来建立模型奠定基础。譬如,对于二面角内容的教学,在学生原有生活经历中,有水坝面和水平面成适当的角的印象;有半开着的门与墙面形成角的印象,那么我们在让学生形成二面角的概念时,应当从学生已有的这些认识中,舍弃具体的水坝、门等对象,而抽象出“从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角”,在这里,半平面是相对于水坝拦水面、门等的具体对象而进行合理假设得到的理想化对象,而在进一步研究如何度量一个二面角的大小时,我们是让学生提出各种方案,然后通过讨论、比较各方案所定义的几何量对给定的二面角是不是不变量,同时又简洁表达了二面角中两个半平面闭合程度的大小。以上关于二面角的概念及其度量方法的教学过程,实际上就是建立数学模型并研究模型的过程。这个教学案例说明,在常规的曰常课堂教学中,完全可以选定适当内容,创设出数学建模的教学情景来处理教学内容,从而为学生真正面对实际问题来建立模型、研究模型创造条件。二、教师提供问题的数学建模教学教师提供问题的数学建模,基本上同目前开展的大学生、中学生数学建模竞赛中需要完成的建模任务相同。这种形式的数学建模学生不需要自己选定实际问题研究,而是由教师选定适合于学生水平的实际问题呈现给学生,在教师的启发、引导下,学生小组通过讨论,自己完成模型选择和建立、计算、验证等过程,最后用小论文的形式呈现自己的研究成果,这种形式的数学建模学生已真正接触到实际问题,并经历建模的全过程。经过了曰常课堂教学中的数学建模教学,学生对什么是数学建模已有了一定的认识,并已经历了由具体问题抽象出明确数学框架的锻练,因此,我们在这种形式的数学建模教学中,主要是加强以下几个方面的教学。1.提供的实际问题必须难易适度,应当适合于学生的认知水平。对于较难的问题,我们往往给出必要提示,如启发学生通过提出合符常理的假设来将复杂的问题化为可以建模的问题;通过提示学生设定相关变量来达到使模型容易建立等。教师可从选定的实际问题、模型假设、变量设定等方面来控制难度,其中模型假设和变量设定是直接影响到模型建立的关键因素,对此关键点教师没计适当的教学形式,是“教师给定问题型”建模教学的关键。2.在“教师给定问题型”的数学建模的实践中,学生将经历建模的全过程,其中在模型的求解这一环节,往往需要借助计算机选择一个合适的数学软件平合,通过数学实验来求解模型。我校近年来,对这一环节的教学比较重视,每年都对将参加上海市中学生数学建模夏令营的学生团队进行数学软件Matlab的使用辅导,通过使学生精通一种软件的使用,再介绍学生自己钻研其它几种数学软件的使用,从而为学生正确求出模型的解,铺平了道路。3.在近五年对学生的辅导过程中,我们感到以下一些问题可用来训练学生的数学建模能力,它们是:(1)路桥问题,(2)限定区域的驾驶问题,(3)交通信号灯管理问题,(4)球的内接多面体问题,(5)螺旋线问题,(6)最短路问题,(7)最小连接问题,(8)选址问题,(9)面包进货问题等。4.在“教师给定问题型”的数学建模实践中,学生的研究结果,必须会用论文进行表达,会表达自己的研究思路及结果,是一个学生综合素质的体现。由于数学建模论文的撰写有一定的格式要求,当然这种格式要求是为了更好地使作者展现自己的研究结果,也是对论文质量的保证。所以,我们在教学中对学生论文撰写的格式进行了专门的辅导,一般地说,中学生的数学建模论文格式,应当具有以下的形式。(一) 论文摘要:做什么?用什么方法?借助什么工具?得出什么结论?为什么用这个工具?所得结果还有何推广应用?关键词:用以体现论文主要特色的几个词汇。(二) 问题的重述:用自己的语言将问题重述一遍,有自己的理解。(三) 必要的假设或假定:(1)根据实际情况假定,要合乎常理,简化原始问题;(2)变量的定义和声明。(四) 问题分析:变量之间会有什么关系?已知了什么?需在数学上解决什么?(五) 模型:能够写成数学表达式的一定要写,可用几种不同的模型。(六) 模型求解:用各种手段、包括借助计算器和计算机得出结论。(七) 问题的讨论:模型及使用的工具的优缺点(准确性、局限性),所得结论和所用方法可否延伸到其他领域。(八) 附录:引用的原始资料,编写的程序等。从以上八个方面对学生进行辅导,提出要求,将会有效保证学生正确用论文表达自己的研究结果。三,学生自选问题的数学建模教学。有了前面两种形式的建模教学。学生具备了一定的建模水平后,就可进入学生自选问题的数学建模教学阶段了。这一阶段是要求学生依据自己已掌握的建模知识和具备的经验,自己选定一个实际问题,通过建立数学模型加以解决,最后以论文的形式反映自已的研究成果。这一阶段的数学建模教学实践,若开展的好,则广大学生在解决实际问题中所表现出的挑战困难的勇气和丰富的想象力都将是我们老师始料未及的。近年来我校在这种形式的建模教学实践中,主要是加强了如下三个方面的指导。

最佳答案检举 模型一:利用“图”的知识,将送货点抽象为“图”中是顶点,由于街道和坐标轴平行,即任意两顶点之间都有路。在此模型中,将两点之间的路线权值赋为这两点横纵坐标之和。如A(x1,y1),B(x2,y2)两点,则权值为Q=|x2-x1|+|y2-y1|。并利用计算机程序对以上结果进行了校核。经典的Dijkstra算法和 Floyd算法思路清楚、 方法简便,但随着配送点数的增加,计算的复杂性以配送点数的平方增加,并具有一定的主观性. 所以本研究在利用动态规划法的基础上引入扑食搜索法的原理,提高辆车的装载率,从而减少车辆的需求,达到降低成本的目的.模型二:根据题意(B题),建立动态规划的数学模型。然后用动态规划的知识求得最优化结果。根据所建立的两个数学模型,对满足设计要求的送货策略和费用最省策略进行了模拟,在有标尺的坐标系中得到了能够反映运送最佳路线的模拟图。最后,对设计规范的合理性进行了充分和必要的论证。快递公司送货策略1 问题的提出在快递公司送货策略中,确定业务员人数和各自的行走路线是本题的关键。这个问题可以描述为:一中心仓库(或配送调度中心) 拥有最大负重为25kg的业务员m人, 负责对30个客户进行货物分送工作, 客户i 的货物需求为以知 , 求满足需求的路程最短的人员行驶路径,且使用尽量少的人数,并满足以下条件:1) 每条配送路径上各个客户的需求量之和不超过个人最大负重。2) 每个客户的需求必须满足, 且只能由一个人送货.3)每个业务员每天平均工作时间不超过6小时,在每个送货点停留的时间为10分钟,途中速度为25km/h。4)为了计算方便,我们将快件一律用重量来衡量,平均每天收到总重量为千克。处于实际情况的考虑, 本研究中对人的最大行程不加限制.本论文试图从最优化的角度,建立起满足设计要求的送货的数学模型,借助于计算机的高速运算与逻辑判断能力,求出满足题意(B题)要求的结果。2 问题的分析2. 1根据题意(B题)的要求,每个人的工作时间不超过6小时,且必须从早上9点钟开始派送,到当天17点之前(即在8小时之内)派送完毕。表一列出了题中任意两配送点间的距离。表一:任意两点间的距离矩阵因为距离是对称的,即从送货点i到送货点j的距离等于从j到i的距离。记作:di,j.表二给出了产品的需求,为了完成配送任务,每个人在工作时间范围内,可以承担两条甚至更多的配送线路。表中给出了送货点编号,快件量T,以及送货点的直角坐标。表二对于上述的路线确定和费用优化问题,应用如下启发从公司总部配出一个人,到任意未配送的送货点,然后将这个人配到最近的未服务的送货点范围之内的邻居,并使送货时间小于6小时,各送货点总重量不超过25kg。继续上述指派,直到各点总重量超过25kg,或者送货时间大于6小时。最后业务员返回总部,记录得到的可行行程(即路线)。对另一个业务员重复上述安排,直到没有未服务的送货点。对得到的可行的行程安排解中的每一条路径,求解一个旅行商问题,决定访问指派给每一条行程的业务员的顺序,最小化运输总距离。得到可行解的行程安排解后退出。上面的方法通过以下两种方法实现:(1) 每一个行程的第一个送货点是距离总部最近的未服务的送货点。用这种方法,即可得到一组运行路线,总的运行公里数,以及总费用。(2) 每一个行程的第一个送货点是距离总部最远的未服务的送货点。然后以该点为基准,选择距它最近的点,加上约束条件,也可得到一组数据。 然后比较两组结果,通过函数拟合即可得到最优化结果。3 模型假设 (1)假设每个人的送货路线一旦确定,再不更改。 (2)送货期间,每个人相互之间互不影响。 (3)如果到某一个点距离最近的点不至一个,就按下面的方法进行确定:考虑该点需求的快件量,将其从大到小依次排列,快件量需求大者优先,但路线中各点总重量加上该点的快件量超过25kg的上限时,该点舍去。如距离4最近的点有2,5,6,7四个点,其中,0-1-3-4路线易确定,且各点重量之和为 ,因此对于2,7两点,直接舍去,选5最合适。4 符号说明 A:所有配送点的集合,A=,其中0代表配送中心m: 业务员人数 C:任意一点到原点(总部)的距离 C总:表示一条路线所运行的总公里数 i,j: 表示送货点,如i点,j点 K:表示K条路线 qi: 点i的需求量,q0=0,表示总部的需求量 B总K: K条路线的总运行费用 X:校核时的适应度 Xij: 业务员路线安排5 模型的建立及求解 TSP模型的数学描述为:其顶点集合为A顶点间的距离为C= m nmin ∑ ∑ CijXij i=1j=1满足 n∑ Xij=1,ⅰi=1,2,⋯nj=1 m∑ Xij=1,j=1,2,⋯nj=1Xij∈, i=1,2⋯n,j=1,2⋯n,而根据题意,任意两点之间都有通路,即不存在Xij=0的情况。 根据上述所列的启发式方法生成一个行程安排解。每一个行程的第一个送货点是距离总部最近的未服务的送货点。 第一条行程中访问了节点0-1-3-4-5-0,是因为1距离原点最近,因此由1出发,3是距离1点最近的点,而且两处快件量之和为14kg,小于每个人最大负重量,可以继续指配。接着,4是距离3最近的点,而且三处快件量之和为 ,仍小于25kg,还可以继续指配。在剩下未服务送货点中,5距离4最近(其实距离4最近的点有2,5,6,7四个点,然后考虑该点需求的快件量,将其从大到小依次排列,快件量需求大者优先,但超过25kg上限的点舍去。这里2,7被舍去,故选择了5)总快件量之和为24kg。再继续扩充,发现就会超出“25kg”这个上限,因此选择返回,所以0-1-3-4-5就为第一条路线所含有的送货点。 现在0-1-3-4-5这四个送货点之间的最优访问路径安排就是一个典型的单回路问题。可以通过单回路运输模型-TSP模型求解。一般而言,比较简单的启发式算法求解TSP模型求解有最邻近法和最近插入法两种。由RosenkrantzStearns等人在1977年提出的最近插入法,能够比最近邻点法,取得更满意的解。由于0-1-3-0 已经先构成了一个子回路,现在要将节点4 插入,但是客户4有三个位置可以插入,现在分析将客户4插入到哪里比较合适:1.插入到(0,1)间,C总= 7+4+5+1+4+9=30。2.插入到(1,3)间,C总=5+6+4+9=24。3.插入到(3,0)间,C总=5+4+4+11=24。比较上述三种情况的增量,插入到(3,0)间和(1,3)间增量最小,考虑到下一节点插入时路程最小问题,所以应当将4插入到送货点3和总部0之间。接下来,用同样的方法,将5插到4和0之间,能使该条路线总路程最小,该路线总路程为32km,历时。结果子回路为T= .因为街道平行于坐标轴方向,所以它就是最优化路线。第二条行程这中,由于所剩下节点中,2距离0点最近,因此由2出发,就可以找到最近点13,接着是7,然后6.这样,第二条优化路线0-2-13-7-6-0就确定了。用这种方法,依次可确定以下剩余六条路线。具体参看如下图表三(一,二,三,……为路线编号;总重量为该路线所有节点快件量之和):由启发式方法得到的可行的行程安排解一: 表三直观的具体路线图如下:图一然后,根据所经历的时间进行划分,确定运送人数。在工作时间小于6小时的前提下,可作如下分类:这样,将确定的五种组合情况分别分配给五个业务员去送即可。这个解是第一个中间最好解。在选择可行解1每条行程中的第一个送货点时,选择了距离总部最近的未服务的点。接下去通过选择距离仓库最远的未服务的点为每条行程的第一个客户生成了可行解2。为了方便遗传算法的分析,编号将连续进行。如果继续增加的新的标签的行程和前面可行解1 中的重复,就是用原先的标签号。由启发式方法得到的可行的行程安排解二:表四直观的具体路线图如下:图二注意:通过上述方法,最后剩两个点1,9还没有被列入路线。于是问题就出来了,如何将这两个点插入进这八条路线?除第十条路线之外,其余各条均能将9号点纳入,而1号点没有办法纳进去,只能作为第十七条路线出现。那么,9号点应纳入哪一条呢?显然,纳入第十六条比较合适,原因是他对总路程的大小没影响,顺便可以带上。由此可以看到,可行解2没有替代中间最优解,以总路程518km,历时高于492km和。通过对上面的两个可行解进行交叉操作。其中每个解的行程已经按照他们送每千克快件量在每一千米的路程范围内的送货成本的大小降序重新排列,这个参数是对每一行程质量的比较好的测度。本文以此作为适应值(X)。在对两个解中的行程进行交叉分析时,根据适应值计算的接受每条行程的概率附加到每条行程上。P(X)=Ke- λx ,然后通过设定参数对结果进行拟合。具体而言。如果一条行程的选择概率P(select)值至少和exel相应行的随机概率一样大,那么他就被选择出来可能在交叉分析中被包括进去。在本题中,根据上述要求,求出了两种可行解,但是由于本题的特殊性(即街道和坐标轴平行),两条路径中没有相同的运行路线,也就是说最终的拟合结果就是解一的结果。因此,可行解一就是本题中的最优解。至此,B题中的第一问已经解决了。即需要5个业务员,每个业务员的运行线路如下:第一个人:0-1-3-4-5-0和0-18-26-28-0;第二个人:0-2-13-7-6-0和0-19-25-24-0;第三个人:0-10-12-8-9-0和0-16-17-20-14-0;第四个人:0-22-32-23-15-11-0;第五个人:0-27-29-30-0.总的运行公里数为:C总K=32+42+42+72+68+56+88+92=492km。5.2 下面我们求解B题中的第二个问题:根据上面设计的最优化路线,容易算出每条路线运行费用及运行第二时间(这里的第二时间指的是在问题2中的新速度的前提下算出的)。具体参看下表五和表六:表五表六从表五和表六的比较来看,解法二以总费用元和总时间高于解一的元和。因此我们选择了解一的优化结果。从上表(表五)很容易看出:B总K=元。然后根据第二时间的大小,我对运行路线和人员个数做以下调整,具体参看表五。这样,就需六个人就才能完成任务。考虑到人员工作时间不能一边倒(即部分线路组合工作时间太长,部分太短)的情况,每个人的组合路线如下:第一个人:0-1-3-4-5-0和0-19-25-24-0;第二个人:0-2-13-7-6-0和0-10-12-8-9-0;第三个人:0-16-17-20-14-0;第四个人:0-22-32-23-15-11-0;第五个人:0-18-26-28-0;第六个人:0-27-29-30-0。

论文的研究方法及路径

论文路径研究包括实证研究和规范研究。

1、实证研究一般使用标准的度量方法,或者通过观察对现象进行描述,主要用来总结是什么情况。通常研究者用这种研究路径去提出理论假设,并验证理论。

2、规范研究是解决应该是什么的问题。研究者通常是建立概念模型和定量模型来推论事物的发展规律。研究者也会用这种路径去建立理论规范。

论文的作用:

撰写科研论文,不仅是反映科研成果的问题,而且也是个深化科研成果和发展科研成果的问题,在撰写科研论文过程中,对实验研究过程所取得的大量材料进行去粗取精,实现由感性认识向理性认识的飞跃和升华,使研究活动得到深化,使人们的认识得到深化。

教育科研过程,是人们获得直接经验的过程。这种经过精心设计、精心探索而获得的直接经验不仅对直接参加者来说是十分宝贵的,而且对于所有教育工作者,对于人类整体认识的提高和发展都是十分宝贵的。

方法,还是如何写,什么弄啊,还是不会写,方法其实没管用。

研究方法,有很多种的,但写作一定要意思,先构思----------找资料-----写提纲------- 初稿----------------修改——正稿。这样的,但是抄袭肯定过不了,我们写10年原创,比较了解这方面的要求。

研究方法:(就是论文使用到的研究方法)。

技术路线:(就是论文写作的具体步骤和思路)。

本科论文主要是:案例型论文、实证型论文。因此研究方法总的就可以分别是案例研究法、实证研究法。

而在这个大的研究方法下面,还可以细分增加:(文献研究法、对比研究法、定性研究法、定量研究法等)。学术论文的研究方法至少有15种以上,但普遍用到的就是这几种。

开题报告是指开题者对科研课题的一种文字说明材料。这是一种新的应用写作文体,这种文字体裁是随着现代科学研究活动计划性的增强和科研选题程序化管理的需要而产生的。

开题者把自己所选的课题的概况(即"开题报告内容"),向有关专家、学者、科技人员进行陈述。然后由他们对科研课题进行评议。亦可采用"德尔菲法"评分;再由科研管理部门综合评议的意见,确定是否批准这一选题。开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

开题报告包括综述、关键技术、可行性分析和时间安排等四个方面 。由于开题报告是用文字体现的论文总构想,因而篇幅不必过大,但要把计划研究的课题、如何研究、理论适用等主要问题写清楚。

开题报告一般为表格式,它把要报告的每一项内容转换成相应的栏目,这样做,既避免遗漏;又便于评审者一目了然,把握要点。

开题报告的内容一般包括:题目、理论依据(毕业论文选题的目的与意义、国内外研究现状)、研究方案(研究目标、研究内容、研究方法、研究过程、拟解决的关键问题及创新点)、条件分析(仪器设备、协作单位及分工、人员配置)、课题负责人、起止时间、报告提纲等。

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锁相环路的应用及研究论文

电子信息工程论文参考文献

导语:电子信息工程的论文参考文献有哪些呢?下面是我分享的电子信息工程的论文参考文献,欢迎大家阅读。

1. 谢自美等 电子电路设计、实验、测试。 武汉: 华中科技大学出版社。 XX年7月。 二版

2. 全国大学生电子设计竞赛组委会。 第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编XX. 北京: 北京理工大学出版社。XX年1月。 一版

3. 孙继平等 900mhz dds|pll在矿井无线通信系统中的应用 煤炭科学技术 XX年10期

4. 张肃文等 高频电子线路。 北京: 高等教育出版社。 1993年4月。 三版

5. 王正谋 protel电路设计实用教程。 北京: 电子工业出版社。 XX年6月。 一版

6. 郭勇等 protel 99 se 印刷电路板设计教程。 北京: 机械工业出版社。 XX年6月。 一版

7. 许自图 电子电路彷真平台与教程。 武汉: 华中科技大学出版社。 XX年1月。 一版

8. 全国大学生电子设计竞赛组委会。 第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编94-99. 北京: 北京理工大学出版社。 XX年1月。 一版

9. 曾兴雯等 高频电子线路。 北京: 高等教育出版社。 XX年1月。 一版

10. 肖玲妮等 protel 99 se 印刷电路板设计教程。 北京:清华大学出版社。 XX年8月。 一版

11. 刘庆泉 任波 刘寅生 跳频通信中变通带锁相环路(pll)的研究 沈阳理工大学学报 XX年02期

12. 彭烨等 一种应用于fsk调制器的数字可编程振荡器 四川理工学院报 XX年01期

13. 王中亚 补家武 锁相环调频发射机的`研制 湖北工业大学学报 XX年01期

14. 汤万刚等 应用matlab通信工具箱的频率合成器系统分析与彷真 中国测试技术 XX年01期

15. 王彦 田丹丹 曹学科 基于fpga的小功率立体声发射机的设计 南华大学学报 XX年01期

[1](美)BruceMolay着,杨宗源,黄海涛译.Unix/Linux编程实践教程[M].清华大学出版社,2004

[2]姜毅,王兆青,曹丽.基于HTTP的实时信息传输方法[J].计算机工程与设计.2008(10)

[3]崔文婧.数字娱乐产业中流行文化对于电子游戏的影响[D].北京服装学院2010

[4]刘晓晖.SAP系统中不同物料分类的创建方法[D].上海交通大学2011

[5]封炜.基于GPS/GIS/GSM的物流信息监控系统的设计与实现[D].上海交通大学2011

[6]赵胤.基于SAP的离散制造型企业成本控制设计与实现[D].上海交通大学2011

[7]李长斌.驼峰空压站监控系统的设计与实现[D].上海交通大学2012

[8]闵国石.铁路工务作业安全控制系统的研究[D].上海交通大学2012

[9]龚俊.基于Javamail技术的企业Email安全管理系统的设计与实现[D].上海交通大学2012

[10]朱骁勇.基于SCCM的软件分发管理与软件封装模板助手[D].上海交通大学2013

[11]彭诚.基于GPS的物流车辆监控系统的设计和实现[D].上海交通大学2013

[12]苏政华.离散制造型企业的SAP系统FICO模块设计与实现[D].上海交通大学2013

[13]周昕毅.Linux集群运维平台用户权限管理及日志审计系统实现[D].上海交通大学2013

[14]徐朱平.SDP-21框架下项目管理在对日软件外包中的应用[D].上海交通大学2010

[15]刘进学.DeltaVDCS系统在丙烯均相聚合系统中的应用与研究[D].上海交通大学2010

[16]李立平.基于数据挖掘的勘探随钻分析系统[D].上海交通大学2010

[17]王平.半自动闭塞控制信息数字化传输系统的设计与实现[D].上海交通大学2012

[18]潘忠锐.铁路OA系统的设计与实现[D].上海交通大学2012

[19]黄怡君.银行业的存储虚拟化系统设计与实现[D].上海交通大学2012

[20]孙英.浅谈Flash与XML之间的通信[J].电脑知识与技术.2008(15)

电赛著

开篇之前,感谢杜勇老师,和他所著的《数字通信同步技术的MATLAB与FPGA实现,Altera/Verilog版》

[TOC]

说到锁相环,相信大家都熟悉.锁相环路(Phase Locked Loop,PLL)是一个闭环的相位控制系统.这博客分成两篇,第一篇讲锁相环的基本原理和参数设置,第二篇写实战.

可以先看锁相环的组成再跳回来看这里.

假设输入信号和本地振荡器的输出信号是

我们通过这个来得到他们的瞬时相差和瞬时频差:

总所周知,我们一般假设输入信号的频率和本地振荡器的初始频率(也叫作自由振荡频率)是不同的,也就是说在这种情况下两者会存在固定频差 ,如果没有进行相位追踪的话,显然两信号的相差 就会爆炸.如果我们可以控制固定频差在一个很小的范围,就能保证两个信号的相位差在 左右一个很小的范围震荡,这个就是锁相环路的捕获过程,如下:

再定义两个锁相环的参量,捕获时间和捕获带

如上所述,锁相环路存在两种状态,捕获状态和同步状态,就两种不同的工作状态下会有不同的性能参数:

显然,不介绍基本结构和动态方程之前谈性能是没意义的,所以:

因为我们需要锁相环来实现相位跟踪,最终的目的是为了实现输出信号和输入信号的同步,出于此来考虑的话,我们需要这个系统的相位误差是可收敛的,即锁相环的系统模型是一个相位的负反馈控制系统,他的基本组成大家也清楚:

分别有:

名副其实,鉴相器就是用来进行相位比较的, 比较常用的就是我们上课所讲过的乘法器加低通滤波器所构成的正弦型特性的鉴相器:

但实际上到后面实现数字锁相环的时候可能就有不一样的方法了,敬请期待.

不妨推导一下:(设乘法器增益为 )

经过LPF滤除 的高频分量之后,得到: 其中:

环路滤波器具有低通特性,一方面起着LPF的作用,另一方面是调节锁相环的参数的重要环节之一.对环路滤波器来说,他是一个线性电路,所以在时域分析中可用一个传输算子 来表示,其实p是微分算子,在频域中就可以用 来表示:

在这里我们不妨直接举一个我们都熟知的又有源比例积分滤波器:

显然,对压控振荡器来说,他的本征方程是: 其中 表示输出瞬时角频率, 为控制灵敏度或增益系数,单位是 我们可以轻松看出,他的控制特性依然是线性的. 而压控振荡器输出到鉴相器中,我们所需要考虑的是他所变化的相位情况,即:

所以我们可以看出鉴相器输出的 相位误差信号 和压控振荡器的 电压控制信号 中存在一个积分关系,而这个积分关系自然而然是在压控振荡源中完成的,对锁相环整体的性能也有比较大的影响.

现在要把刚刚介绍的三个部分综合起来一个系统来看了

锁相环在时域上的传输流程是这样的

从上述模型中不难得出: 代入得锁相环路动态方程的一般形式: 不妨定义环路增益 显然这个环路增益表示的是VCO的最大频偏量,因为 是误差信号的最大值, 是增益系数(见上)

因为经过环路滤波器之后输出的误差信号是直流的,所以稳态误差很容易就可以解出: 这时考虑环路滤波器的传递因子 ,当A>>0时,有下列近似 其中:

所以容易得 ,这也是刚刚所说的理想二阶环没有稳态误差的来源. 但是实际上,因为A不可能无穷大,上式也只是近似得来的,所以上面的式子成立的可能性几乎也为0...

不妨将 代入锁相环的动态方程: 因为环路滤波器只有一个极点,传输算子是一阶的,所以相应的环路动态方程是二阶非线性微分方程,所以这种锁相环路称为 二阶锁相环路 .本博客缺少了对RC积分滤波器和无源比例积分滤波器的分析,有兴趣的pong友可以自行回去看书

线性相位模型就是将 非线性相位模型 近似得出的,因为显然动态方程是一个高阶的非线性微分方程(特别是加上噪声之后),而又由于瞬时相差一般是很小的,回顾一下高等数学的等价无穷小,我们容易想到sin(x)~x:

事先说明一点就是,这里对环路传递函数的建模是基于线性模型的,也就是说他同样存在上述的等价无穷小代换问题,所以不适应瞬时相差过大的情况.

不妨对线性模型做拉普拉斯变换:

不妨将不同的环路滤波器的传递函数代入得下表:

显然此时的二阶系统经线性化后变成二阶线性系统,这个的话我们在学校学的知识就已经足以应付了(特别是电路),此时定义描述二阶线性系统的两个系统常量:无阻尼振荡频率 和阻尼系数 来描述系统的响应,对应关系见下表:

这里先省略锁相环的性能分析,搞这个有点累,放到下一篇(或下几篇)博客再讨论,或者边实战边讨论吧.因为电赛这次做得题目最多就做一个位同步而已,根本就没有这么多的东西要看.我也只是先做一点基础铺垫,以免后面出问题.

想我尽早更新的方法之一

因为它不仅能将输出频率锁定在与输入频率一样,还能使输出频率是输入频率的倍数,实现对输入信号的调制。锁相环路是一种反馈控制电路,简称锁相环(PLL)。锁相环的特点是:利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。锁相环一般由三部分组成压控振荡器、滤波器和鉴相器。最终使得输入和输出两个频率同步,且具有稳定的相位差。锁相环在工作的过程中,当输出信号的频率与输入信号的频率相等时,输出电压与输入电压保持固定的相位差值,即输出电压与输入电压的相位被锁住,这就是锁相环名称的由来。扩展资料:锁相环的工作原理是检测输入信号和输出信号的相位差,并将检测出的相位差信号通过鉴相器转换成电压信号输出,经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压,对振荡器输出信号的频率实施控制,再通过反馈通路把振荡器输出信号的频率、相位反馈到鉴相器。如果想要倍频,只需要将压控振荡器的输出进行分频,比如二分频,其中一部分分频和输入频率得一样,那么对应输出的频率就是输入频率的二倍了。想要实现分频,只需要把输入的时钟频率分频即可!锁相环最初用于改善电视接收机的行同步和帧同步,以提高抗干扰能力。20世纪50年代后期随着空间技术的发展,锁相环用于对宇宙飞行目标的跟踪、遥测和遥控。60年代初随着数字通信系统的发展,锁相环应用愈广,例如为相干解调提取参考载波、建立位同步等。具有门限扩展能力的调频信号锁相鉴频器也是在60年代初发展起来的。在电子仪器方面,锁相环在频率合成器和相位计等仪器中起了重要作用.锁相环技术目前的应用集中在以下三个方面:第一信号的调制和解调;第二信号的调频和解调;第三信号频率合成电路。参考资料:百度百科——锁相环

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