Bài tiểu luận Phân tích và Tối ưu hóa Hệ thống Nguyên tắc chung để xây dựng mô hình và phân tích điều khiển tối ưu hệ thống. Áp dụng trong một công việc thực tế tại cơ quan.

MỤC LỤC HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC THÀNH VIÊN 2 MỞ ĐẦU 3 Phần 1: NGUYÊN TẮC CHUNG ĐỂ XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ PHÂN TÍCH ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU HỆ THỐNG 4 I. XÁC ĐỊNH MỤC TIÊU 4 II. NGUYÊN TẮC CHUNG 5 II.1 Phân loại các hệ thống 5 II.2 Mô hình hóa hệ thống 8 II.3 Phân tích động thái của hệ thống 9 Phần 2: MỘT SỐ VÍ DỤ ÁP DỤNG TRONG MỘT CÔNG VIỆC THỰC TẾ TẠI CƠ QUAN 11 I. PHÂN TÍCH CHIẾN LƯỢC KINH DOANH GIAI ĐOẠN 20112015 CÔNG TY XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG BÌNH THUẬN. 11 I.1 Phân tích môi trường bên ngoài tác động đến công ty 11 I.2 Môi trường vĩ mô: 11 I.3 Phân tích môi trường vi mô (ngành xây dựng) theo mô hình 5 lực lượng cạnh tranh của Micheal Portet 13 I.4 Sử dụng Ma trận SWOT để phân tích 15 II. PHÂN TÍCH VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN PHƯỚC HIỆP 2 16 II.1 Đặt vấn đề: 16 II.2 Tổng quan vấn đề: 16 II.3 Kết quả phân tích: 17 II.4 Kết luận 23 III. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỆ THỐNG VÀ TỐI ƯU HOÁ CÔNG TÁC VẬN CHUYỂN TRÊN CÔNG TRƯỜNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI, THUỶ ĐIỆN. 23 III.1 Nguyên vật liệu và phương pháp 23 III.2 Kết quả và thảo luận Mô hình hóa bài toán thiết kế tổ chức vận chuyển trên công trường xây dựng công trình thủy lợi – thủy điện 27 III.3 Kết luận 32 IV. THIẾT KẾ TỐI ƯU BẰNG PHẦN MỀM MIDASCIVIL 32 IV.1 Đặt vấn đề 32 IV.2 Các tính năng thiết kế tối ưu của MIDASCivil 33 IV.3 Ví dụ minh họa 35 IV.4. Kết luận 38 Phần 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38 Phần 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC THÀNH VIÊN 1. Lê Thị Hải (Nhóm trưởng): + Tổ chức nhóm và phân công nhiệm vụ cho các thành viên; + Làm lý thuyết: Phân loại các hệ thống; + Phối hợp chị Hiền làm ví dụ 2: Bãi chôn lấp chất thải rắn Phước Hiệp 2; + Phối hợp anh Kiệt, anh Thuyết: Tổng hợp và trình bày bài tiểu luận. 2. Trần Thị Thu Hiền: + Làm lý thuyết: Mô hình hoá hệ thống; + Phối hợp chị Hải làm ví dụ 2: Bãi chôn lấp chất thải rắn Phước Hiệp 2; 3. Nguyễn Quốc Huy: + Phối hợp anh Tường, anh Thuyết làm ví dụ 1: Phân tích chiến lược kinh doanh giai đoạn 20112015 Công Ty TNHH Xây Dựng Công Trình Giao Thông Bình Thuận. 4. Quách Bảo Khanh: + Phối hợp anh Mỹ làm lý thuyết: Phân tích động thái hệ thống; + Phối hợp anh Mỹ, chị Nhật làm ví dụ 3: Phương pháp phân tích hệ thống và tối ưu hóa công tác vận chuyển trên công trường xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện. 5. Nguyễn Tuấn Kiệt: + Phối hợp chị Hải, anh Thuyết: Tổng hợp và trình bày bài tiểu luận; + Phối hợp anh Nhân làm ví dụ 4: Phân tích chiến lược kinh doanh bất động sản của Công ty Dịch vụ Hàng không Sân bay Tân Sơn Nhất đến năm 2015. 6. Nguyễn Minh Mỹ: + Phối hợp chị Khanh làm lý thuyết: Phân tích động thái hệ thống; + Phối hợp chị Khanh, chị Nhật làm ví dụ 3: Phương pháp phân tích hệ thống và tối ưu hóa công tác vận chuyển trên công trường xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện. 7. Nguyễn Thành Nhân: + Phối hợp anh Kiệt làm ví dụ 4: Phân tích chiến lược kinh doanh bất động sản của Công ty Dịch vụ Hàng không Sân bay Tân Sơn Nhất đến năm 2015. 8. Nguyễn Thị Hồng Nhật: + Phối hợp chị Khanh, anh Mỹ làm ví dụ 3: Phương pháp phân tích hệ thống và tối ưu hóa công tác vận chuyển trên công trường xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện. 9. Vũ Đức Thuyết: + Phối hợp chị Hải, anh Kiệt: Tổng hợp và trình bày bài tiểu luận; + Phối hợp anh Huy, anh Tường làm ví dụ 1: Phân tích chiến lược kinh doanh giai đoạn 20112015 Công Ty TNHH Xây Dựng Công Trình Giao Thông Bình Thuận. 10. Lê Quang Tường: + Phối hợp anh Huy, anh Thuyết làm ví dụ 1: Phân tích chiến lược kinh doanh giai đoạn 20112015 Công Ty TNHH Xây Dựng Công Trình Giao Thông Bình Thuận. MỞ ĐẦU Hiện nay, phương pháp phân tích hệ thống (PTHT) được áp dụng khá phổ biến giúp cho các nhà lãnh đạo, các nhà hoạch định để có tầm nhìn tổng quát về các chính sách, dự án sắp triển khai để từ đó đưa ra các quyết định đúng đắn, giảm thiểu nguy cơ và các yếu tố rủi ro. PTHT tập trung vào các vấn đề nảy sinh từ các tương tác giữa các yếu tố con người trong xã hội, trong các hoạt động sản xuất, kinh doanh và môi trường. Việc chọn giải pháp đòi hỏi phải phân tích các thông tin phức tạp có bản chất khác nhau. Để chọn được giải pháp tối ưu (kiểm soát trên cơ sở dự báo), chúng ta cần xây dựng mô hình và phân tích, điều khiển tối ưu hệ thống. Bài tiểu luận của nhóm II được thực hiện dựa trên cơ sở đó. Phần 1: NGUYÊN TẮC CHUNG ĐỂ XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ PHÂN TÍCH ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU HỆ THỐNG I. XÁC ĐỊNH MỤC TIÊU Mô hình giúp chúng ta hiểu vấn đề, giao tiếp với mọi người có liên quan đến dự án (khách hàng, chuyên gia lĩnh vực thuộc đề án, nhà phân tích, nhà thiết kế, …). Mô hình rất hữu dụng trong việc mô hình hoá doanh nghiệp, soạn thảo tài liệu, thiết kế chương trình cũng như ngân hàng dữ liệu. Mô hình giúp hiểu các đòi hỏi của hệ thống tốt hơn, tạo các thiết kế rõ ràng hơn và xây dựng nên các hệ thống dễ bảo trì hơn. Mô hình là kết quả của sự trừu tượng hóa nhằm miêu tả các thành phần cốt yếu của một vấn đề hay một cấu trúc phức tạp qua việc lọc bớt các chi tiết không quan trọng và làm cho vấn đề trở thành dễ hiểu hơn. Trừu tượng hóa là một năng lực căn bản của con người, cho phép chúng ta giải quyết các vấn đề phức tạp. Các kỹ sư, nghệ sĩ và thợ thủ công đã xây dựng mô hình từ hàng ngàn năm nay để thử nghiệm thiết kế trước khi thực hiện. Để xây dựng các hệ thống phức tạp, nhà phát triển phải trừu tượng hóa nhiều hướng nhìn khác nhau của hệ thống, sử dụng ký hiệu chính xác để xây dựng mô hình, kiểm tra xem mô hình có thỏa mãn các đòi hỏi của hệ thống, và dần dần bổ sung thêm chi tiết để chuyển các mô hình thành thực hiện. Trong thực tế, nếu mô hình hóa được thực hiện trong những giai đoạn đầu của dự án thì thường nhà phát triển sẽ không biết khả năng thực thi sau này như thế nào. Chúng ta xây dựng mô hình cho các hệ thống phức tạp bởi chúng ta không thể hiểu thấu đáo những hệ thống như thế trong trạng thái toàn vẹn của chúng. Khả năng thấu hiểu và nắm bắt tính phức tạp của con người là có hạn. Điều này ta có thể thấy rõ trong ví dụ của ngành xây dựng. Nếu bạn muốn tạo một túp lều ở góc vườn, bạn có thể bắt tay vào xây ngay. Nếu bạn xây một ngôi nhà, có lẽ bạn sẽ cần tới bản vẽ, nhưng nếu bạn muốn xây một toà nhà chọc trời thì chắc chắn bạn không thể không cần bản vẽ. Xây dựng mô hình cho phép nhà thiết kế tập trung vào bức tranh lớn về sự tương tác giữa các thành phần trong đồ án, tránh bị sa lầy vào những chi tiết riêng biệt của từng thành phần. Một môi trường kinh doanh mang tính cạnh tranh gay gắt và luôn luôn thay đổi dẫn đến tính phức tạp ngày càng tăng cao, và tính phức tạp này đặt ra những thách thức đặc trưng cho các nhà phát triển hệ thống. Mô hình giúp chúng ta tổ chức, trình bày trực quan, thấu hiểu và tạo nên các hệ thống phức tạp. Chúng giúp chúng ta đáp ứng các thách thức của sự phát triển hôm nay cũng như ngày mai. Mô hình hóa được sử dụng để mô tả một hệ thống mới sẽ phải làm gì hoặc một hệ thống đang tồn tại làm gì. Một mô hình được xây dựng qua một quá trình mang tính vòng lặp, trong đó những cuộc hội thảo bàn luận giữa nhóm phát triển hệ thống và người sử dụng sẽ dẫn tới một đặc tả yêu cầu được tất cả mọi người chấp nhận.

Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI KHOA CƠNG TRÌNH http://www.wru.edu.vn MƠN HỌC: PHÂN TÍCH VÀ TỐI ƯU HĨA HỆ THỐNG BÀI TIỂU LUẬN: NHÓM TÊN ĐỀ TÀI: Nguyên tắc chung để xây dựng mơ hình phân tích điều khiển tối ưu hệ thống Áp dụng công việc thực tế quan Ngành : QUẢN LÝ XÂY DỰNG Lớp : CH19QLXD-CS2 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : PGS.TS PHÓ ĐỨC ANH HỌC VIÊN THỰC HIỆN : NHĨM Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2011 GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống MỤC LỤC HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC THÀNH VIÊN Lê Thị Hải (Nhóm trưởng): + Tổ chức nhóm phân công nhiệm vụ cho thành viên; + Làm lý thuyết: Phân loại hệ thống; + Phối hợp chị Hiền làm ví dụ 2: Bãi chơn lấp chất thải rắn Phước Hiệp 2; + Phối hợp anh Kiệt, anh Thuyết: Tổng hợp trình bày tiểu luận Trần Thị Thu Hiền: + Làm lý thuyết: Mơ hình hố hệ thống; + Phối hợp chị Hải làm ví dụ 2: Bãi chôn lấp chất thải rắn Phước Hiệp 2; Nguyễn Quốc Huy: + Phối hợp anh Tường, anh Thuyết làm ví dụ 1: Phân tích chiến lược kinh doanh giai đoạn 2011-2015 Công Ty TNHH Xây Dựng Cơng Trình Giao Thơng Bình Thuận Qch Bảo Khanh: + Phối hợp anh Mỹ làm lý thuyết: Phân tích động thái hệ thống; + Phối hợp anh Mỹ, chị Nhật làm ví dụ 3: Phương pháp phân tích hệ thống tối ưu hóa cơng tác vận chuyển cơng trường xây dựng cơng trình thủy lợi, thủy điện Nguyễn Tuấn Kiệt: + Phối hợp chị Hải, anh Thuyết: Tổng hợp trình bày tiểu luận; + Phối hợp anh Nhân làm ví dụ 4: Phân tích chiến lược kinh doanh bất động sản Công ty Dịch vụ Hàng không Sân bay Tân Sơn Nhất đến năm 2015 Nguyễn Minh Mỹ: + Phối hợp chị Khanh làm lý thuyết: Phân tích động thái hệ thống; + Phối hợp chị Khanh, chị Nhật làm ví dụ 3: Phương pháp phân tích hệ thống tối ưu hóa cơng tác vận chuyển cơng trường xây dựng cơng trình thủy lợi, thủy điện Nguyễn Thành Nhân: + Phối hợp anh Kiệt làm ví dụ 4: Phân tích chiến lược kinh doanh bất động sản Cơng ty Dịch vụ Hàng không Sân bay Tân Sơn Nhất đến năm 2015 Nguyễn Thị Hồng Nhật: GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm 2 Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống + Phối hợp chị Khanh, anh Mỹ làm ví dụ 3: Phương pháp phân tích hệ thống tối ưu hóa cơng tác vận chuyển cơng trường xây dựng cơng trình thủy lợi, thủy điện Vũ Đức Thuyết: + Phối hợp chị Hải, anh Kiệt: Tổng hợp trình bày tiểu luận; + Phối hợp anh Huy, anh Tường làm ví dụ 1: Phân tích chiến lược kinh doanh giai đoạn 2011-2015 Công Ty TNHH Xây Dựng Cơng Trình Giao Thơng Bình Thuận 10 Lê Quang Tường: + Phối hợp anh Huy, anh Thuyết làm ví dụ 1: Phân tích chiến lược kinh doanh giai đoạn 2011-2015 Cơng Ty TNHH Xây Dựng Cơng Trình Giao Thơng Bình Thuận MỞ ĐẦU Hiện nay, phương pháp phân tích hệ thống (PTHT) áp dụng phổ biến giúp cho nhà lãnh đạo, nhà hoạch định để có tầm nhìn tổng qt sách, dự án triển khai để từ đưa định đúng đắn, giảm thiểu nguy yếu tố rủi ro PTHT tập trung vào vấn đề nảy sinh từ tương tác yếu tố người xã hội, hoạt động sản xuất, kinh doanh môi trường Việc chọn giải pháp địi hỏi phải phân tích thơng tin phức tạp có chất khác Để chọn giải pháp tối ưu (kiểm soát sở dự báo), chúng ta cần xây dựng mơ hình phân tích, điều khiển tối ưu hệ thống Bài tiểu luận nhóm II thực dựa sở GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống Phần 1: NGUYÊN TẮC CHUNG ĐỂ XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ PHÂN TÍCH ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU HỆ THỐNG I XÁC ĐỊNH MỤC TIÊU Mơ hình giúp chúng ta hiểu vấn đề, giao tiếp với người có liên quan đến dự án (khách hàng, chuyên gia lĩnh vực thuộc đề án, nhà phân tích, nhà thiết kế, …) Mơ hình hữu dụng việc mơ hình hố doanh nghiệp, soạn thảo tài liệu, thiết kế chương trình ngân hàng liệu Mơ hình giúp hiểu đòi hỏi hệ thống tốt hơn, tạo thiết kế rõ ràng xây dựng nên hệ thống dễ bảo trì Mơ hình kết trừu tượng hóa nhằm miêu tả thành phần cốt yếu vấn đề hay cấu trúc phức tạp qua việc lọc bớt chi tiết không quan trọng làm cho vấn đề trở thành dễ hiểu Trừu tượng hóa lực người, cho phép chúng ta giải vấn đề phức tạp Các kỹ sư, nghệ sĩ thợ thủ công xây dựng mô hình từ hàng ngàn năm để thử nghiệm thiết kế trước thực Để xây dựng hệ thống phức tạp, nhà phát triển phải trừu tượng hóa nhiều hướng nhìn khác hệ thống, sử dụng ký hiệu xác để xây dựng mơ hình, kiểm tra xem mơ hình có thỏa mãn địi hỏi hệ thống, bổ sung thêm chi tiết để chuyển mơ hình thành thực Trong thực tế, mơ hình hóa thực giai đoạn đầu dự án thường nhà phát triển khả thực thi sau Chúng ta xây dựng mơ hình cho hệ thống phức tạp chúng ta hiểu thấu đáo hệ thống trạng thái toàn vẹn chúng Khả thấu hiểu nắm bắt tính phức tạp người có hạn Điều ta thấy rõ ví dụ ngành xây dựng Nếu bạn muốn tạo túp lều góc vườn, bạn bắt tay vào xây Nếu bạn xây nhà, có lẽ bạn cần tới vẽ, bạn muốn xây tồ nhà chọc trời chắn bạn không cần vẽ Xây dựng mơ hình cho phép nhà thiết kế tập trung vào tranh lớn tương tác thành phần đồ án, tránh bị sa lầy vào chi tiết riêng biệt từng thành phần Một môi trường kinh doanh mang tính cạnh tranh gay gắt ln ln thay đổi dẫn đến tính phức tạp ngày tăng cao, tính phức tạp đặt thách thức đặc trưng cho nhà phát triển hệ thống Mơ hình giúp chúng ta tổ chức, trình GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống bày trực quan, thấu hiểu tạo nên hệ thống phức tạp Chúng giúp chúng ta đáp ứng thách thức phát triển hôm ngày mai Mơ hình hóa sử dụng để mô tả hệ thống phải làm hệ thống tồn làm Một mơ hình xây dựng qua q trình mang tính vịng lặp, hội thảo bàn luận nhóm phát triển hệ thống người sử dụng dẫn tới đặc tả yêu cầu tất người chấp nhận II NGUYÊN TẮC CHUNG II.1 Phân loại hệ thống II.1 Mơ hình tổng quát hệ thống theo cách mô tả − Trạng thái đại lượng phản ánh cấu trúc bên hệ thống phải chứa đủ thông tin để mơ tả quỹ đạo hệ thống − Mô tả hệ thống   Trạng thái ban đầu X(t0)  Biết qui luật tác động vào: Hàm U(t) cho miền T = [t0; ts]  Hàm chuyển trạng thái G  X(ts) = G[X(t0);U(t); t0; ts]  − Biến trạng thái X(t) Quỹ đạo trạng thái Hàm H  Cái hệ thống Y(t)  Y(t) = H[X(t);U(t); t] với t thuộc T  H gọi hàm     G H ánh xạ từ tập tích tập hàm trạng thái X, tập hàm vào u, tậpT,vào X (vào Y) Hoạt động hệ thống mô tả hai ánh xạ G H Hàm chuyển trạng thái G phải thỏa mãn ba tính chất: quán, tương hợp, nhân Tính quán G[X(t0); U(.); t0; t0] = X(t0)  Tính tương hợp (nửa nhóm) G[X(t0); U(.); t0; ts2] = G[G[X(t0); U(.); t0; ts1] ; (.); ts1; ts2] GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống  Tính nhân (phản ánh quan hệ vào - ra) U(t) = V(t) với t, G[X(t0); U(.); t0; ts] = G[X(t0); V(.); t0; ts] − Hệ thống mô tả  Biến trạng thái X(t)  T chứa t  Hàm vào U  Hàm chuyển trạng thái G, thoả mãn tính chất nêu  Hàm H II.1.2 Phân loại hệ thống  Hệ rời rạc & hệ liên tục  X(t+1) = G[X(t), U(t), t,t+1]  Trực quan, dễ nhận thức, phù hợp với tư thực tế  Rời rạc hoá HT liên tục để tiện nghiên cứu tính tốn  X’(t) = G[X(t0),U(t),t]  Đơi cho nghiệm giải tích xác  Giải xác tốn với mơ hình gần đúng với thực tế thường có ích giải gần đúng tốn với mơ hình xác  Tai biến (đột biến) với hệ liên tục  Trạng thái đàn hồi chuyển sang trạng thái đàn dẻo  Hiện tượng nhảy vọt kinh tế số quốc gia  Cách dùng thuốc cho bệnh nhi  Hệ tuyến tính & hệ phi tuyến  X, Y, U lập nên khơng gian tuyến tính  G H ánh xạ tuyến tính  Nguyên lý cộng tác dụng  Nguyên lý chồng chất nghiệm  Tập lồi Tập lõm  Hàm lồi Hàm lõm  Các ví dụ thực tế hàm lồi, hàm lõm(các H.II.8)  Tổng hàm lồi hàm lõm cho ta hàm có đồ thi dạng chữ S (H.II.9)  Tập lồi Tập lõm GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống x1 x1 x2 x2 Tập lồi Tập lõm  Hàm lồi Hàm lõm  Lý thuyết quy hoạch  Quy hoạch tuyến tính  Quy hoạch lồi  Quy hoạch lõm  Quy hoạch phi tuyến  Hệ tất định & hệ ngẫu nhiên: − Tính ngẫu nhiên thể biến vào U(t) biến trạng thái  Các mối quan hệ tất định  Hàm biến xét quy luật tất định  Hiện tượng xảy không xảy cách chắn  Kết luận xác  Các mối quan hệ ngẫu nhiên  Hàm xét phụ thuộc vào biến ngẫu nhiên GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống   − Hiện tượng xảy không xảy theo xác suất Kết luận theo độ tin cậy Hệ mờ  Nhằm giải trường hợp thiếu thông tin  Vấn đề lượng hố kết luận định tính  Sự phát triển Lý thuyết tập mờ ứng dụng kinh tế, kỹ thuật, khoa học tự nhiên khoa học xã hội, nhân văn…  Lý thuyết tập mờ xác chặt chẽ  Ngành Thủy văn mờ hình thành phát triển…  Dựa vào phép toán tập mờ, ta tính tốn mơ hình mờ II.2 Mơ hình hóa hệ thống II.2.1 Xây dựng mơ hình Xây dựng mơ hình khâu quan trọng phân tích hệ thống Mơ hình tốt hay khơng tốt, có sát thực tế hay khơng ảnh hưởng tới việc phân tích hệ thống sau Để xác định mơ hình trước hết ta cần phải dựa vào mục tiêu cụ thể Cùng hệ thống mục tiêu chọn khác mơ hình khác Sau xác định mục tiêu, ta cần xác định phạm vi giới hạn hệ thống Khi cần tách nhiều hệ ghép hệ lại với hình dung rõ nét, đầy đủ an tồn hệ thống Đó khâu mơ hình hóa Cần phải chú ý đến chất lượng mơ hình (phản ánh thực tế tới mức nào) độ phức tạp mơ hình (khơng nên coi mơ hình hóa q đơn giản, cần tránh khuynh hướng phức tạp hóa vấn đề) hai đặc trưng khác biệt không thiết liên quan đến II.2.2 Các loại mơ hình Mơ hình định tính, ta nêu thành phần, mối quan hệ, ràng buộc mô tả (thường lời biểu đồ) Có thể mơ tả định lượng mơ hình đưa nhờ số liệu, quan hệ lượng Nếu sử dụng ngôn ngữ cơng cụ tốn học hệ thống mơ hình hóa mơ hình tốn học Mơ hình tốn học ln bao gồm số biến đặc trưng định lượng cho yếu tố tham gia vào trình xét hay nhiều phương trình rành buộc biến với nhau, nhằm mơ tả mối liên hệ tương tác yếu tố nói Mơ hình hóa hệ thống thực chất mơ hình hóa q trình vận động cách xây dựng phương trình trạng thái Như vậy, hệ thống cụ thể, cần phải lựa chọn biến đầu vào (gồm biến điều khiển biến ngẫu nhiên cần), biến biến trạng thái, mô tả quan hệ biến GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống phương trình dựa sở nguyên lý hay quy luật biết xuất biến quan hệ Khi mơ hình hóa hệ thống ta có loại biến sau:  Biến vào U  Biến trạng thái X  Biến Y  Biến quan hệ R nối biến với Các loại mơ hình: − Mơ hình giải tích: Biết U, X Y, xác định R Chẳng hạn xác định sơ đồ tổ chức quan: tổng kết tài sản, tài khoản, kết quả; điều phối dự án phương pháp PERT… − Mơ hình dự báo: Với R X cho, với giả thiết U, ta dự báo Y Chẳng hạn, dự báo cải cách giáo dục; dự báo thời gian hồn thành dự án; mơ kinh tế − Mơ hình nhận thức (mơ hình thực nghiệm): Tìm giá trị U, X, R, Y liên kết chặt chẽ tương hợp với − Mơ hình tối ưu hóa: Với điều kiện ràng buộc cho R X, xác định U để tối ưu hóa Y Cuối cùng, mơ hình thực tế kết hợp dạng mơ hình vừa nêu trên, trình phát triển, người ta mơ tả hệ thống dạng mơ hình khác Một mơ hình tốt khơng bỏ sót biến cần thiết mối liên hệ quan trọng bên hệ thống thực Mặt khác, khơng nên làm cho mơ hình trở thành phức tạp không không giúp ta giải vấn đề đặt khó có khả áp dụng Sau mơ hình hóa, người ta phải dựa mơ hình dùng phương pháp, phương tiện thích hợp để hiểu rõ động thái hành vi hệ thống, vận động thực tế nó, xu khả tác động điều khiển Các nhà phân tích cần có tri thức phương pháp khoa học để nhận biết hệ thống nghiên cứu điều khiển tới mức độ nào, trạng thái đạt tới được, trạng thái quan sát được, tái lập Có mơ hình hệ thống hồn tồn khơng thể điều khiển, quan sát Sự cân bằng, ổn định hệ thống xét vấn đề quan trọng Đây khái niệm sâu sắc để giải thích hành vi hệ thống Mơ phương pháp dùng để phân tích hành vi hệ thống Với máy tính điện tử phương pháp mơ coi kỹ thuật tiêu biểu phân tích hệ thống Khi nghiên cứu hệ thống ta cần nghiên cứu vấn đề tối ưu hóa hệ thống Mỗi hệ thống thường xét ba phương diện độ hồn thiện, nguồn lực thời GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống gian Đối với hệ thống cần nghiên cứu có mục tiêu đề có nhiều phương pháp tối ưu để đạt mục tiêu II.3 Phân tích động thái hệ thống Trong phân tích hệ thống, sau xây dựng mơ hình tốn học cho hệ thống, ta cần sử dụng mơ hình để nghiên cứu động thái hành vi hệ thống Trong đoạn chúng ta nghiên cứu số tính chất đạt được, điều khiển được, quan sát được, cân ổn định Để minh họa cho khái niệm ta khảo sát trường hợp hệ thống tuyến tính hệ thống nghiên cứu kỹ hay gặp  Đạt điều khiển được: Khi điều khiển hệ thống ta thường gặp tốn phải tìm cách đưa hệ thống trạng thái mong muốn Ví dụ, chúng ta muốn điều khiển để đưa kinh tế, đưa xí nghiệp, cơng ty đến mức thu nhập Liên quan đến vấn đề ta thường phải giải toán liệu trạng thái mong muốn có thực đạt hay khơng Từ đó, ta đến khái niệm đạt điều khiển  Quan sát tái lập được: Trong nghiên cứu hệ thống, toán khác thường gặp dựa vào quan sát hành vi hệ thống, cụ thể dựa vào số liệu quan sát quan hệ vào-ra hệ thống, đoán nhận trạng thái hệ thống Giải toán ta dựa vào định nghĩa sau đây: Định nghĩa: Xét hệ thống cho hàm chuyển trạng thái hàm Hệ thống gọi quan sát khoảng thời gian [t 0, t1] giá trị vào hệ thống khoảng thời gian cung cấp đủ thơng tin để xác định trạng thái ban đầu x0 Như hệ quan sát khoảng [t0, t1] có nghĩa {y(x0,u(.),t0, t)= y(x’0 , u(.), t0, t)/v t € [t0, t1], v u (.) € U} → x0 → x’0 Hệ thống gọi hoàn toàn quan sát v t 0, t1 cho hệ quan sát khoảng [t0, t1] Hệ thống gọi tái lập khoảng thời gian [t 0, t1] giá trị vào-ra hệ thống khoảng thời gian cung cấp đủ thơng tin để xác định trạng thái hệ thời điểm t Hệ gọi hoàn toàn tái lập t 1, t0 cho hệ tái lập khoảng [t0, t1]  Cân ổn định: Xét hệ thống (1) mô tả hàm chuyển trạng thái x (t) = G (x(t0), u (.), t0, t) Trạng thái x0 gọi cân tác động u (.) không làm hệ thống thay đổi trạng thái Trong trường hợp hệ tuyến tính ta thường xét trạng thái cân tác động u(.) ≡ gọi tắt trạng thái cân Định nghĩa: GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm 10 Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống = ; = (2 – 2) Từ dạng chuẩn có nhiều cách đưa dạng chuẩn tắc, nghĩa phải làm xuất ma trận hệ số A = (aij) hệ điều kiện định thức cấp r = r(A) cho cột định thức chứa số (r - 1) số Cách đơn giản biến đổi ma trận mở rộng hệ điều kiện mở rộng theo phương pháp Jordan-Gauss, ngồi cn dùng đ ma trận nghịch đảo dùng biến nhân tạo (biến giả) Biến nhân tạo: thường sử dụng lập trình máy vi tính để giải tốn có nhiều biến nhiều ràng buộc có dạng bất phương trình … Khi ta bớt vế trái biến chênh lệch si thêm vào biến nhân tạo yi , cho: = (2 – 3) Giai đoạn : Tiến hành thuật tốn đơn hình, lập bảng đơn hình để giải tốn theo bước sau: Bước 1: Đưa hệ ràng buộc (gồm m phương trình, n ẩn) hệ rút gọn gồm r phương trình với (r = r(A) hạng ma trận hệ số hệ ban đầu r biến sở biểu diễn qua (n - r) biến tự Bước 2: Tìm cột chọn r + j = q theo điều kiện hệ số đánh giá Bước 3: Tìm hàng chọn I = p theo điều kiện tỷ số giá trị bj (cột HSTD) hàng chọn giá trị dương ứng cột chọn nhỏ … Giao hàng chọn p cột chọn q gọi phần tử chọn Bước 4: Lập bảng đơn hình thứ Bước 5: Dừng lại trở bước lặp lại thuật tốn đơn hình theo trường hợp sau: Nếu tất hệ số đánh giá hàm mục tiêu bảng đơn hình kết nghiệm tối ưu Nếu hệ số đánh giá bảng đơn hình tối ưu cột biến tự dương, nghiệm tối ưu Ngược lại có hệ số đánh giá ứng với biến tự khơng, tốn quy hoạch tuyến tính có vơ số nghiệm tối ưu Trong bảng đơn hình, có hệ số đánh giá âm, cn có hệ số a ij đ dương, bảng đơn hình chưa cho nghiệm tối ưu, trở bước lặp lại Nếu tất cột có hệ số đánh giá âm chứa phần tử a ij khơng dương, ta chọn phương pháp nêu trên, sở bảng đơn hV nh cuối cịn có biến nhân tạo giá trị lớn hàm L không tồn tại, trạng thái tối ưu không đạt - Bài tốn đối ngẫu quy hoạch tuyến tính: Bài tốn 1: L(X) = GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm max (2 – 4) 26 Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống Với điều kiện ràng buộc: ; (i=1, 2, …, ) (2 – 5) ; (i=1, 2, …, (i=1, 2, …, ) (2 – 6) ) Bài toán 2: T(Y) = (2 – 7) Với điều kiện ràng buộc: ; (i=1, 2, …, ) ; (i=1, 2, …, (i=1, 2, …, (2 – 8) ) (2 – 9) ) (hệ bao gồm: n1 điều kiện cho dạng bất phương trình; (n - n 1) điều kiện cho dạng phương trình m1 biến thực tế phải không âm; (m-m 1) biến cn lại có dấu tuỳ ý (nghĩa chúng âm, dương 0) đ - Bài toán vận tải mạng lưới giao thông: Đường vận chuyển từ điểm cấp đến điểm tiêu thụ nối với tạo thành mạng đường vận chuyển Gọi Ai điểm cấp, có trử lượng ai, (i = m); Bj điểm mhận có nhu cầu bj , (j = n); cij cước phí vận chuyển; Lij chiều dài quảng đường Tìm phương án vận chuyển (lượng hàng vận chuyển xij từ điểm cấp đến điểm nhận) để có giá thành vận chuyển thấp điều kiện ràng buộc định Hàm mục tiêu: (2 – 10) Với điều kiện ràng buộc: = = ; = ; (2 – 11) III.2 Kết thảo luận Mơ hình hóa tốn thiết kế tổ chức vận chuyển công trường xây dựng cơng trình thủy lợi – thủy điện III.2.1 So sánh lựa chọn tuyến đường vận chuyển Mặt công trường xây dựng cơng trình Thuỷ lợi thuỷ điện quy hoạch đường giao thông, điểm cần vận chuyển đến hạng mục cơng trình hệ thống cơng trình đă xác định mặt Các xí nghiệp sản xuất phụ, hạng mục cơng trình liên thông với hệ thống đường giao thông nội công trường mà ta thường gọi đường thi công tạo thành đồ thị Từ điểm cấp đến điểm nhận xẩy n phương án đường vận chuyển (đường đi) khác (I = n) Trên công trường xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện thường có khối lượng vận chuyển lớn, hàng triệu vật tư, thiết bị kéo dài thời gian vài ba năm, GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm 27 Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống đến hàng chục năm, nên việc lựa chọn tuyến đường hợp lư mang lại hiệu kinh tế lớn đảm bảo tiến độ, chất lượng an tồn sản xuất Đường giao thơng cơng trường có đặc điểm sau: - Hầu hết đường tạm phục vụ cho thi cơng; - Có thể kết hợp phần đường giao thơng đă có làm thêm số đoạn đường tạm để nối với cơng trình; - Có thể kết hợp đường giao thông thi công đường quản lư sau này; - Phụ thuộc nhiều vào địa hình, địa chất tiến độ thi cơng; cơng trình phụ trợ, xí nghiệp sản xuất phụ, mỏ vật liệu Do đặc điểm nên từ điểm cấp A đến điểm nhận B có nhiều đường khác (n phương án) ta phải tìm đường (luồng vận chuyển) hợp lư (Hình 3-1) đáp ứng mục tiêu đề ra: A(Qa) ) B(Qb) ) Hình 3-1: Sơ đồ vận chuyển từ điểm cấp đến điểm nhận Ta gọi: Điểm cấp A cung cấp lượng hàng hóa QA Điểm nhận B có nhu cầu cần phải vận chuyển đến QB Thời gian sử dụng đường AB thời gian vận chuyển hết hàng hóa Q A đến B theo tiến độ thi công TAB Chiều dài đường từ A đến B LAB phương án có chiều dài, đặc điểm kết cấu đường cơng trình đường khác (Có n phương án đường) Mục tiêu quy hoạch đường vận chuyển công trường Tìm đường có chi phí cho cơng tác vận chuyển nhỏ (Gk) = Min ; (i= … n) (3 – 1) Chi phí cơng tác vận chuyển khối lượng vật liệu Q A từ điểm cấp A đến điểm nhận B tuyến đường Li gồm hai thành phần: chi phí đường vận chuyển chi phí thiết bị vận chuyển a) Chi phí đường vận chuyển (Gi1): Chi phí đường vận chuyển bao gồm: chi phí xây dựng hệ thống cơng trình giao thơng (đường cơng trình đường), chi phí tu bảo dưỡng chi phí khác để trì điều kiện làm việc bình thường tuyến đường (như chi phí dọn vật liệu rơi văi đường hàng ngày ) = + + (3 – 2) - Chi phí xây dựng tuyến đường giao thơng L i xét (Gi11): Tính tốn Gi11 theo phương pháp tính dự tốn xây dựng cơng trình giao thơng đường - Chi phí tu, bảo dưỡng tuyến đường Li xét (Gi12) : Tính tốn Gi12 lấy theo định mức quy định công tác tu bảo dưỡng cơng trình hàng năm GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm 28 Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống - Chi phí khác (Gi13): Tính theo tỷ lệ phần trăm vốn đầu tư ban đầu b) Chi phí thiết bị vận chuyển (Gi2:) Chi phí cho tơ để thực cơng tác vận chuyển khối lượng vật liệu Q A từ điểm cấp A đến điểm nhận B tuyến đường L i bao gồm thành phần chi phí: chi phí khấu hao xe, chi phí sửa chữa, chi phí nhiên liệu, tiền lương thợ lái xe chi phí khác = N( + + + + ) (3 – 3) Trong đó: N : Số ca xe thực vận chuyển khối lượng vật liệu QA ; Gi21 : Chi phí khấu hao (đ/ca) Gi22 : Chi phí sửa chữa (đ/ca) Gi23 : Chi phí nhiên liệu - lượng (đ/ca); Gi24 : Chi phí tiền lương thợ lái xe ô tô (đ/ca); Gi25 : Chi phí khác (đ/ca) Các thành phần chi phí thiết bị vận chuyển nêu xác định theo hướng dẫn thơng tư số 06/2005 số 07/2007/TTBXD Bộ Xây dựng Tính toán số ca xe: N= (3 – 4) Nx suất xe vận chuyển ca (m3/ca); Nx = m.q ; m la số chuyến vận chuyển ca: m = ; tc thời gian ca xe vận chuyển tc = giờ; tck thời gian chu kỳ Vận chuyển xe tính tốn sau: = + + ++ + (giờ) (3 – 5) tb thời gian bốc xếp hàng lên xe; t d thời gian dỡ hàng xuống xe; L quảng đường vận chuyển (km); v1, v2 tốc độ xe có tải không tải (km/h); t ch thời gian chờ tránh trở ngại dọc đường Khi so sánh phương án đề cập đến chi phí mà tuyến đường vận chuyển có khác nhau, cịn thành phần chi phí giống bỏ qua Từ công thức (3-2); (3-3), xác đinh giá thành công tác vận chuyển phương án tuyến đường sau: = + (3 – 6) Từ cơng thức (3-6) lập chương trình tính tốn chọn tuyến vận chuyển có giá thành rẻ trình sử dụng tuyến đường vận chuyển từ A đến B Trên sở phương pháp xác định giá thành công tác vận chuyển tuyến (A đến B) nêu ta lập chương trình tính toán giá thành cho tất tuyến đường mạng giao thông quy hoạch công trường GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm 29 Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống III.2.2 Các dạng tuyến đường thường gặp công trường A1 B A1 B1 A2 B2 a Tuyến đường vận chuyển có nhiều có điểm cấp A cho điểm nhận B điểm nhận B A2 B1 A2 b Tuyến đường vận chuyển điểm cấp A cho nhiều B2 c A1 A2 B1 B2 d Hình 3-2: Các dạng tuyến đường vận chuyển công trường Khi xét tuyến đường cần phải xác định tổng khối lượng hàng hóa vận chuyển qua tuyến đường lượng hàng hóa khơng thay đổi tuyến đường xét Nếu tuyến có nhiều điểm cấp cho điểm nhận (Hình 3-2a) có điểm cấp cho nhiều điểm nhận (Hình 3-2b) thV phải tách tuyến thành hình (Hình 3-2c), (Hình 3-2d) để đưa dạng tuyến (Hình 3-1) Sau xác định giá thành từng tuyến ta tổng hợp lại để có giá thành tuyến xét III.2.3 Kiến nghị phương pháp tính cước phí vận chuyển cơng trường xây dựng cơng trình thuỷ lợi, thuỷ điện theo phương pháp phân tích chi phí cơng tác vận chuyển Sau lựa chọn tuyến đường vận chuyển (k) có giá thành vận chuyển (Gk) từ điểm cấp Ai đến điểm nhận Bi, ta tính đơn giá cước vận chuyển cho từng tuyến đường sau: = GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm (3 – 7) 30 Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống ck: Đơn giá cước vận chuyển đoạn đường k xét, đơn vị tính đ/tấn km; Gk: Tổng chi phí cơng tác vận chuyển tuyến đường k xét, đơn vị tính đ; QAB: Tổng khối lượng vận chuyển tuyến đường k xét; LAB: Chiều dài tuyến đường k xét III.2.4 Ứng dụng tốn tối ưu Tìm phương án vận chuyển cơng trường a) Tìm phương án vận chuyển tối ưu cơng trường có điểm cấp vận chuyển đến nhiều điểm tiêu thụ Sơ đồ vận chuyển mơ theo sơ đồ (hình 3-3) Trong thực tế cơng trường có điểm cấp vật tư cho nhiều điểm tiêu thụ khác Ví dụ: trạm trộn bê tông điểm A cấp khối lượng QA m3 bê tông cho hạng mục Bi có nhu cầu tiêu thụ bê tơng QBi khu đầu mối hồ chứa nước gồm có hạng mục: đập, tràn xă lũ, cống lây nước Mục tiêu tìm phương án vận chuyển bê tơng từ trạm trộn đến hạng mục có giá thành vận chuyển thấp B1(QB1) A( B2(QB2) ) B3(QB3) Hình 3-3: Sơ đồ vận chuyển từ điểm cấp đến nhiều điểm nhận Hàm mục tiêu: F= Với điều kiện ràng buộc: Min = (3 – 8) (3 – 9) cki đơn giá cước vận chuyển tuyến đường chọn k từ điểm cấp A đến điểm nhận Bi; Lki chiều dài quảng đường chọn từ điểm cấp A đến điểm nhận Bi b) Tìm phương án vận chuyển tối ưu cơng trường có nhiều điểm cấp vận chuyển đến điểm tiêu thụ Sơ đồ vận chuyển mơ theo sơ đồ (Hình 3-4) Ví dụ: mỏ vật liệu (mỏ A1 có trử lượng QA1, mỏ A2 có trử lượng QA2, mỏ A3 có trử lượng QA3 , ) cấp đất để đắp đập A1(QA1) A2(QA2) GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm B(QB) 31 Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống A3(QA3) Hình – 4: Sơ đồ vận chuyển từ số điểm cấp đến điểm nhận Hàm mục tiêu: F= Min (3 – 10) Với điều kiện ràng buộc: = (3 – 11) c) Tìm phương án vận chuyển tối ưu cơng trường có nhiều điểm cấp vận chuyển đến nhiều điểm tiêu thụ Sơ đồ vận chuyển mơ theo sơ đồ (Hình 3-5) Ví dụ: Trên cơng trường bố trí số trạm trộn bê tông để cấp bê tông cho hạng mục cơng trình (đập, tràn, cống lấy nược, nen ) A1(QA1) B1(QB1) A2(QA2) B2(QB2) …… …… An(QAn) Bn(QBn) Hình 3-5: Sơ đồ vận chuyển từ số điểm cấp đến số điểm nhận Tìm phương án cơng tác vận chuyển có giá thành vận chuyển thấp Hàm mục tiêu: Min Với điều kiện ràng buộc: = = ; (3 – 12) = ; (3 – 13) Các toán giải theo phương pháp giải tốn quy hoạch tuyến tính sau đă chọn tuyến đường, xác định đơn giá cước vận chuyển chiều dài tuyến đường Sử dụng phần mềm giải tốn quy hoạch tuyến tính để Tìm kết tối ưu cơng tác vận chuyển công trường thủy lợi, thủy điện III.3 Kết luận Mặt xây dựng cơng trình thuỷ lợi, thuỷ điện hệ thống phức tạp bị ràng buộc nhiều yếu tố điều kiện tự nhiên, điều kiện dân sinh, kinh tế xă hội, GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm 32 Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống tính chất phức tạp cơng trình, quy mơ cơng trình, việc nghiên cứu mặt xây dựng ứng dụng lư thuyết phân tích hệ thống tối ưu hố định hướng có sở khoa học mang lại hiệu kinh tế Thông qua lư thuyết phân tích hệ thống để nghiên cứu dạng đường vận chuyển công trường, lựa chọn tuyến đường tối ưu, tức tuyến đường có giá thành vận chuyển nhỏ đă nghiên cứu tính tốn để đưa chi phí xây dựng đường vào giá thành cơng tác vận chuyển Kiến nghị phương pháp tính đơn giá cước vận chuyển công trường nhằm đưa tiêu để làm sở tính tốn, lựa chọn phương án công tác vận chuyển công trường xây dựng cơng trình thuỷ lợi, thuỷ điện Các dạng vận chuyển cơng trường xây dựng cơng trình thuỷ lợi, thuỷ điện đă nghiên cứu mơ hV nh hố thành từng toán đưa hàm mục tiêu điều kiện ràng buộc dịnh để giải Giải toán cho kết phương án tối ưu công tác vận chuyển cơng trường xây dựng cơng trình thuỷ lợi, thuỷ điện IV THIẾT KẾ TỐI ƯU BẰNG PHẦN MỀM MIDAS-CIVIL Phần mềm Midas Civil có nhiều tính ưu việc tính tốn, thiết kế cầu tính tốn cầu đúc hẫng, cầu treo, thiết kế tiết diện BTCT, thiết kế tối ưu Bài viết sâu vào nghiên cứu tính tối ưu hóa kết cấu bao gồm tối ưu hóa mặt cắt tiết diện toán điều chỉnh nội lực cầu dây xiên theo mơ hình tốn tối ưu IV.1 Đặt vấn đề Trong vịng nửa kỷ nay, ngành tốn học mới- lý thuyết qui hoạch tốn học- hình thành phát triển mạnh mẽ đòi hỏi cấp bách kinh tế để thực tiêu tối ưu: nhiều nhất, nhất, nhanh nhất, rẻ nhất, tốt nhất,… Ngày phát triển nhanh chóng kỹ thuật máy tính điện tử tạo khả thực tế cho việc tự động hóa thiết kế nhiều lĩnh vực Chẳng hạn xác định tham số kết cấu xây dựng tối ưu theo tiêu chuẩn giá thành rẻ nhất, tính tốn lực căng chỉnh dây văng để độ lệch mặt cầu so với đường đỏ mặt cầu mong muốn nhỏ nhất, chọn kích thước mặt cắt phận kết cấu cho thỏa mãn tiêu chuẩn kiểm tra khối lượng vật liệu nhỏ nhất,… ví dụ tốn thiết kế tối ưu Hiện có số chương trình phân tích thiết kế kết cấu phương pháp phần tử hữu hạn tích hợp thêm môđun thiết kế tối ưu (optimal design) SAP2000, MIDAS-Civil Việc nghiên cứu, tiếp cận tính thiết kế tối ưu phần mềm để lựa tìm mặt cắt tối ưu, chọn lực căng chỉnh theo mơ hình tốn tối ưu,… việc cần thiết kỹ sư thiết kế kết cấu Trong viết này, tác giả giới thiệu số tính phân tích thiết kế tối ưu phần mềm MIDAS-Civil, phần mềm thiết kế cầu mạnh kỹ sư thiết kế cầu quan tâm nghiên cứu ứng dụng GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm 33 Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống IV.2 Các tính thiết kế tối ưu MIDAS-Civil IV.2.1 Tính thiết kế tối ưu mặt cắt kết cấu thép kết cấu bê tơng-cốt thép hình (bê tơng cốt cứng) - Steel/SRC Optimal Design Tính cho phép ta lựa chọn kết cấu tiết kiệm (khối lượng vật liệu nhỏ nhất) Hiện MIDAS hỗ trợ thiết kế tối ưu mặt cắt cho kết cấu bê tơng cốt thép hình (SRC) kết cấu thép (Steel) Dạng mặt cắt ngang Hình Mặt cắt ngang bê tơng lõi cốt thép hình (SRC) Hình Mặt cắt ngang thép hình Trình tự chung thực phân tích thiết kế tối ưu MIDAS sau: - Thực tốn phân tích nội lực: Mơ hình hóa kết cấu, khai báo vật liệu, mặt cắt ban đầu, tải trọng, phân tích nội lực - Thực lệnh thiết kế kết cấu: Khai báo thơng số cho tốn thiết kế, thực lệnh thiết kế - Thực lệnh thiết kế tối ưu: Gọi môđun thiết kế tối ưu (Steel optimal Design… thiết kế tối ưu kết cấu thép SRC optimal Design… thiết kế tối ưu kết cấu bê tơng cốt cứng) Có thể tối ưu kích thước cho tiết diện tối ưu cho tất tiết diện kết cấu để đạt mục tiêu khối lượng vật liệu toàn kết cấu nhỏ Khi thiết kế tối ưu kết cấu thép MIDAS tự động thay đổi dạng mặt cắt kích thước mặt cắt để đạt mục tiêu trọng lượng toàn kết cấu nhỏ thỏa mãn điều kiện kiểm tra cường độ độ mảnh theo tiêu chuẩn thiết kế lựa chọn Khi thiết kế tối ưu kết cấu bê tông cốt cứng (SRC), MIDAS tự động thay đổi kích thước mặt cắt phần thép hình bên phần bê tơng GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm 34 Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống Hình Hộp thoại thiết kế tối ưu mặt cắt ngang kết cấu thép IV.2.2 Bài tốn tối ưu hóa kết cấu cầu dây xiên MIDAS hỗ trợ chức Get Unknown load factors để tính tốn lực điều chỉnh dây văng cở sở thỏa mãn hàm mục tiêu chọn GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm 35 Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống Hình Hộp thoại khai báo xác định lực căng chỉnh cable Trình tự khai báo điều chỉnh nội lực cầu treo dây xiên sau: - Mơ hình hóa kết cấu: Khai báo sơ đồ hình học, vật liệu, mặt cắt, tải trọng, tổ hợp tải trọng - Thực lệnh phân tích nội lực - Vào lệnh Results\Unknown Load Factor… khai báo hàm mục tiêu (Object Function), ràng buộc (Constraints), trường hợp tải trọng điều chỉnh, sau bấm nút Get Unknown Load Factors hiển thị kết hệ số tải trọng dây văng Khi khai báo tổ hợp nội lực cần điều chỉnh gồm tĩnh tải hệ lực căng đơn vị dây hệ số tải trọng tìm lực điều chỉnh dây MIDAS hỗ trợ nhiều kiểu hàm mục tiêu nhiều dạng điều kiện ràng buột (Phản lực, chuyển vị, nội lực phần tử dàn, nội lực phần tử dầm) ứng dụng để thực nhiều dạng toán điều chỉnh nội lực Kết toán điều chỉnh nội lực lực điều chỉnh ma trận ảnh hưởng chi tiết Sau ví dụ tính điều chỉnh nội lực dây cáp cầu kiểu Extradosed với mục tiêu để biểu đồ bao mô men tĩnh tải lực căng dây phù hợp với cơng nghệ thi cơng hẫng dầm IV.3 Ví dụ minh họa Tính tốn điều chỉnh nội lực kết cấu cầu kiểu Extradosed, cầu qua hồ trung tâm tỉnh Đăk Nông IV.3.1 Các số liệu ban đầu Sơ đồ cầu: nhịp 87 + 160 +87 (m) Khổ cầu: 12.5+2x3.25 (m) Cáp văng: Sử dụng loại cáp có đường kính danh định 15,2mm 61 tạo cho cáp văng bên 91 tạo cho cáp văng bên Thi công theo công nghệ đúc hẫng, thi công đến đâu ta tiến hành căng cáp đến Hình Mơ hình phối cảnh cầu kiểu Extradosed qua hồ Trung tâm tỉnh Đăk Nơng GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm 36 Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống Hình Mơ hình khơng gian cầu Midas Hình Sơ đồ tính cầu IV.3.2 Hàm mục tiêu tốn - Xem cáp văng bó cáp dự ứng lực ta tiến hành căng với lực căng giới hạn cáp dự ứng lực (ứng suất căng 0.8fy) - Căng cáp văng với lực căng điều chỉnh Mục tiêu điều chỉnh nội lực momen dương số vị trí tác dụng tỉnh tải giai đoạn đạt giá trị để biểu đồ môn men tỉnh tải thân dầm cáp văng phù hợp với q trình thi cơng hẫng dầm (Mô men âm gối lớn, mô men dương nhịp lớn) Cụ thể Mômen đoạn nhịp nhịp biên nằm khoảng -95000 đến 95000 KN.m Bảng1 Bảng giá trị mục tiêu cần đạt dầm Nhịp Tên phần tử Biên trái 1;2;3;4;5;6;7;8;9;10;11;12;13 49;50;51;52;53;54;55;56;57;58;59; Giữa 60;61;62;63;64;65;66;67;68;69 105;107;108;109;110;111;112; Biên phải 113;114;115;116;117 Giá trị mômen cần đạt (KN.m) -95000 đến 95000 -95000 đến 95000 -95000 đến 95000 Hình Sơ đồ tính cầu IV.3.3 Tổ hợp tải trọng cần điều chỉnh nội lực GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm 37 Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống Ta tiến hành căng cáp với lực căng đơn vị, sau ta tạo tổ hợp bao gồm lực căng cáp văng trọng lượng thân kết cấu DCNL = (DC; Capvang1;2….16) Sau có tổ hợp tải trọng điều kiện ràng buộc, ta tiến hành khai báo vào chương trình, thực lệnh Get Unknown factor… ta có kết sau: Biểu đồ momen hai trường hợp căng cáp + Biểu đồ momen căng cable (ứng suất căng 0.8f'y) tỉnh tải thân khơng tính điều chỉnh Hình Biểu đồ momen căng cáp văng với lực căng 0.8f'y + Biểu đồ momen căng cable (với lực điều chỉnh) tỉnh tải thân có điều chỉnh Hình 10 Biểu đồ momen căng cáp văng với lực căng điều chỉnh Kết lực căng bó cáp Bảng Bảng giá trị lực căng sau điều chỉnh nội lực Cáp văng Lực căng (KN) 10456.840 8483.278 6648.248 5092.824 3809.306 2751.586 1898.583 1132.819 Cáp văng 10 11 12 13 14 15 16 Lực căng (KN) 10639.954 8478.709 6643.379 5087.521 3808.186 2749.073 1906.881 1190.445 IV.4 Kết luận Phần mềm MIDAS-Civil phần mềm phân tích thiết kế cầu hay thuận tiện, số ưu điểm bật như: Giao diện đồ họa mạnh, dễ khai thác sử dụng, xuất kết chi tiết, hỗ trợ nhiều mơ hình cầu mẫu theo nhiều dạng cơng nghệ, khả phân tích phi tuyến hình học, xét hiệu ứng thay đổi theo thời gian (từ biến, co ngót, chùng rão vật liệu), tối ưu hóa mặt cắt… tính tốn lực điều chỉnh theo mơ hình tốn tối ưu Có thể khai thác tính để thực số dạng toán điều chỉnh nội lực kết cấu cầu treo, cầu dây văng, cầu kiểu Extradosed, cầu dự ứng lực ngoài, cầu liên hợp, tăng cường cầu cũ… Qua mơ hình tính tốn sở cầu chúng ta có phương pháp tối ưu thiết kế Qua ta thấy ứng dụng toán học vào việc thiết kế thuận tiện hồn mỹ GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm 38 Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống Phần 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN Qua tiểu luận giúp chúng bước đầu hiểu chất Xây dựng mơ hình phân tích, Điều khiển tối ưu Hệ thống Ngồi ra, chúng tơi cịn thấy mối liên quan mật thiết Phân tích & Tối ưu hóa Hệ thống sống Mỗi phương án có điểm mạnh điểm yếu riêng, Phân tích & Tối ưu hóa Hệ thống giúp chúng ta mơ hình hóa cách tổng qt vấn đề đặt thực tế, từ đưa định đúng đắn, giảm thiểu nguy yếu tố rủi ro II KIẾN NGHỊ Hiện nay, cách học thảo luận thuyết trình xu tất yếu xã hội Thuyết trình làm việc nhóm hai cơng cụ thiết thực giúp học viên tối ưu hóa khả thân, nhóm II kính đề nghị Nhà trường Thầy tạo điều kiện cho học viên rèn luyện thêm kỹ thuyết trình Phần 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng Phân tích tối ưu hóa Hệ thống, NXB Nơng Nghiệp 2007; Giáo trình Phân tích Hệ thống, TS Chế Đình Lý – ĐH Quốc gia Tp HCM; Tham khảo website: http://www.ebook.edu.vn GVHD: PGS.TS Phó Đức Anh HVTH: Nhóm 39 Lớp: CH19QLXD-CS2 ... Nhóm Lớp: CH19QLXD-CS2 Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống Phần 1: NGUYÊN TẮC CHUNG ĐỂ XÂY DỰNG MƠ HÌNH VÀ PHÂN TÍCH ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU HỆ THỐNG I XÁC ĐỊNH MỤC TIÊU Mơ hình giúp chúng ta... Bài tiểu luận Phân tích Tối ưu hóa Hệ thống gian Đối với hệ thống cần nghiên cứu có mục tiêu đề có nhiều phương pháp tối ưu để đạt mục tiêu II.3 Phân tích động thái hệ thống Trong phân tích hệ. .. PHÁP PHÂN TÍCH HỆ THỐNG VÀ TỐI ƯU HỐ CƠNG TÁC VẬN CHUYỂN TRÊN CƠNG TRƯỜNG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THUỶ LỢI, THUỶ ĐIỆN III.1 Ngun vật liệu phương pháp III.1.1 Phương pháp phân tích hệ thống tối ưu hóa