Ottimizzazione di un sistema dinamico : SOLUZIONE

La struttura del problema è rappresentata in figura.


 
 






Si tratta di un problema seriale, che può essere risolto per mezzo della Programmazione Dinamica. Scelto l’ordine di eliminazione u3, x3, u2, x2, u1, x1, la funzione obiettivo può essere riscritta come segue:

I passi da compiere sono i seguenti:

1)  eliminazione di u3

Si esamina il sottoproblema

h3(x3) = max [x3(u3 - 2)2]
                 u3             
la cui soluzione è mostrata in tabella: in corrispondenza a ogni possibile valore della variabile x3 sono indicati il valore ottimo u03 che rende massima la funzione obiettivo, insieme al corrispondente valore assunto dalla funzione obiettivo stessa (h3(x3)).

 
x3
h3
u3o
1
9
-1
2
18
-1
3
27
-1
4
36
-1

2)  eliminazione di x3

La funzione h3(x3) può essere riscritta come funzione di x2 e di u2 tenendo conto del vincolo x3 = x2 + u2

La funzione h3(x2,u2) è rappresentata nella seguente tabella:

h3(x2,u2)
 
+1
-1
1
18
¾
2
27
9
3
36
18
4
¾
27

3)  eliminazione di u2

Si esamina il sottoproblema

h2(x2) =     max [ 12u22/x2 + h3(x2,u2
                     u2             
la cui soluzione è mostrata in tabella.

 
x2
h2
u2o
1
30
+1
2
33
+1
3
40
+1
4
30
-1

4)  eliminazione di x2

La funzione h2(x2) può essere riscritta come funzione di x1 e di u1 tenendo conto del vincolo x2 = x1 + u1. La funzione h2(x1,u1) è rappresentata nella seguente tabella:
 
 
+1
-1
1
33
¾
2
40
30
3
30
33
4
¾
40

5)  eliminazione di u1

Si esamina il sottoproblema

h1(x1) = max [ x1/u1 + h2(x1,u1)]
                 u1             
la cui soluzione è mostrata in tabella.

 
x1
h1
u1o
1
34
+1
2
44
+1
3
39
+1
4
24
-1

6) eliminazione di x1

Il valore massimo di h1(x1) è 44, in corrispondenza a x1 = 2.

La soluzione del problema è pertanto data da

x01 = 2

u01 = +1

x02 = 3

u02 = +1

x03 = 4

u03 = -1


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