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秸稈顆粒機的幾種規劃在優化飼料配方設計中的比較分析(xī)情況
秸(jiē)稈(gǎn)顆粒機(jī)的幾(jǐ)種規劃在優化飼料配方設計中的比較分析情況
發布日期:2020-12-24
線性規劃、目標規劃在飼料配方上的應用已(yǐ)非常普及。目前國(guó)內流行的幾個不同版本的飼料配方軟件主要(yào)是采用線性規劃和目標規劃進行優化設計。采用這兩種方法進行優(yōu)化設計時,往往不能一次得到滿意的結果,須經過多次調整。模糊線性(xìng)規劃能根據各項營養成分的影子(zǐ)價格及(jí)用戶給出(chū)的(de)伸縮量調整配方,並且能將專家的經驗融入配方設計中,從而(ér)使配方調整方便、容易,這是模糊(hú)線(xiàn)性規劃優於其他方(fāng)法的主要特征。
針對這種情況,作者應用(yòng)模糊線性規劃開發出新一代計算機優化飼料配方軟件《華龍飼料配方軟件》。另外,為了適應不同用戶的需(xū)要,該軟件(jiàn)還設(shè)置了線性規(guī)劃和目標規劃優化方式(shì)。
表1為0~3周齡肉雞的配(pèi)方模型。下麵結(jié)合此例,用該配方軟件進行分析計算,通過實例分析(xī)將這三種優化方法的應用作一比較。
1、用線性規劃方法計算配方
表2、表3為線性規劃計(jì)算結果。在求解線性規劃最(zuì)低(dī)成本配方時還可進行各種原料和約束條件的(de)影子價格分析,影子價格信(xìn)息為用戶調整原料用量和約束值,進一步降(jiàng)低配方成本提供了導向和輔助決策作用(yòng)。
2、用目標規劃方法計(jì)算配方
進行目標規(guī)劃優化計算先要(yào)確定兩個問題:配方成本和各約束條件(jiàn)的權重。如本例先確定配方(fāng)成本為1500元/t,計算結(jié)果見表4、5。比較線性規劃與目標規(guī)劃(huá)的計算結果可知,目(mù)標規劃配方成本低於線性(xìng)規劃的最低成本,但這是以犧牲約束條件為代價的。即在目標規劃配方結果中,某些營養成分含量較低,且根據(jù)權重設置不同(tóng),其結果(guǒ)不(bú)同。因此用目標規劃(huá)計算配方,其計算結果不易(yì)控製,須經過多次(cì)調整才能得到較(jiào)理想的(de)結果。
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3、用(yòng)模糊(hú)線性規劃方法計算配(pèi)方
用模(mó)糊(hú)線性規劃計算配方時(shí)必須事先(xiān)確(què)定各約束方(fāng)程(chéng)的伸縮量。伸縮量是(shì)各營養指(zhǐ)標(biāo)及原料用量約束值的一個浮動範圍,是由動物(wù)營(yíng)養專家根據其配方經驗、飼養標準及實(shí)際飼養對象等情況確定的,並保存在用戶數據(jù)庫中,以便用戶隨時調用、修(xiū)改。因此采用(yòng)模(mó)糊線性規劃設計(jì)配方還能(néng)將專家的經(jīng)驗融(róng)入配方設(shè)計(jì)中。
實際上模糊線(xiàn)性規劃的最優解是根據實(shí)際情況,對約束條件引進了一定的(de)模糊(hú)浮動值,從而得到比普(pǔ)通線性規劃更(gèng)好(hǎo)的結果。因為畜禽生長過程是很複雜的,所以(yǐ)對各項(xiàng)營養成分的要求具有一定的模糊性(xìng)。因此本係統各項約束條件均(jun1)可根據配方設計人員的經驗提出一個上下浮動值,另外原料(liào)用量限製也可由配方設計人員在原有基礎上提出一浮動(dòng)值(zhí)。
初學者由於缺乏經驗(yàn),他們提出的約束條件往(wǎng)往不太合理,采用線性規劃很容易造成無解,雖然係統為(wéi)他們提供了一個參考解,可以以此為依據調整配方,但其過程複雜,對於初學者不易掌(zhǎng)握。而模糊線性規劃它能在原有的約束條件上加入一個彈性伸縮量,故能(néng)模擬配方調整過程,且計算結(jié)果容易控製。因此采用模糊線性規劃能有效的指導初學者(zhě)進行配方(fāng)調整。
表6、表7為(wéi)模糊線性規劃計算結(jié)果,比較線性規劃與模糊線性(xìng)規(guī)劃的結果,可看出采用模(mó)糊線性規劃得出的配方成本低(dī)於線性規劃,並且各項營養成(chéng)分含(hán)量也與線性規劃比較(jiào)接(jiē)近,僅原料用量上有一定差別。雖然粗蛋白略低一點(diǎn),但這並(bìng)不意味著這就不是一個好的配方。因為畜禽的生長過程是非常複雜的,有時飼(sì)料中某些營養成分略(luè)低於飼養(yǎng)指標,對畜(chù)禽的生長並沒多大的影響,而飼料成本卻能降低很多(duō),給飼料廠(chǎng)及養殖場都帶來效益。
雖然模糊線性規劃配方結果的(de)某些營(yíng)養成分(fèn)含量也略低於飼(sì)養(yǎng)標準,但其差額不(bú)會超出用戶所給的伸縮量(liàng)。因此在(zài)用模(mó)糊規劃(huá)計算配方時,其計(jì)算結果易控(kòng)製,調整方便(biàn)。
4、結(jié)論
(1)線(xiàn)性規劃為(wéi)硬性約束。在一(yī)定的條件下最優解存在),能(néng)求出滿足所有約(yuē)束條件的最低成本配方。但其成本較目標規劃和模糊線性(xìng)規劃(huá)高,且調整不方便。需要有經驗的配方(fāng)設計人員使用。線性規劃在求出最低成本配方的同(tóng)時,還(hái)可進行影子價格及靈敏度分析。這是線性規劃的獨特之處。
(2)目標規劃為軟約束。目(mù)標規劃的最優解是求偏離所有(yǒu)的約束條件值為最小的飼料配方,該配方根據權重的設置不同其結果不同,權重高的約(yuē)束條件優先滿足,而某些權重低的營養成分就不易(yì)達到或接近其目標值。因此采用目標規劃進行配方(fāng)設計時具(jù)有(yǒu)兩類不同的結果:配(pèi)方成本(běn)低於或等於線性規劃的最低成本(běn)。這就必然導致采用目標規劃設計配方必須經過多次調整才能得(dé)到滿意的結果。
(3)模糊線性規劃也為軟約束。但它與目標規(guī)劃(huá)不同,它是通過配方員給出的伸縮量來調整配方,並通過求最大隸屬度來求出一個最接近原飼(sì)養標準的配方。其計算結果(guǒ)不(bú)僅成本(běn)低、接近飼養標準,且調整方便,易控製。模糊線性規劃能根據各項(xiàng)營養(yǎng)成分及原料(liào)的影子價格自動按用戶給出的(de)伸縮量調整(zhěng)配方,使配方設計變得簡單、易行,給初學者帶來極大的方便(biàn)。
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