anum 8&9 - optimization, constrained optimization

6
MAKALAH OPTIMIZATION CONSTRAINED OPTIMIZATION Disusun Guna Memenuhi Tugas Mata Kuliah Analisa Numerik & Pemodelan Oleh: NO NAMA NIM 1. 2. 3. 4. 5. 6. Rifky Wijaya Ginanjar Saputra Hany Kusumawati M. Kidam Hady Merliana Krisencia Dea Anggraheni P. 3334130273 3334130779 3334131303 3334132302 3334132309 3334132493 JURUSAN TEKNIK METALURGI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA CILEGON BANTEN 2014

Upload: gin-saputra

Post on 16-Jan-2016

23 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Tugas 8&9 Analisa Numerik & Pemodelan (dengan Matlab)

TRANSCRIPT

Page 1: Anum 8&9 - Optimization, Constrained Optimization

MAKALAH

OPTIMIZATION

CONSTRAINED OPTIMIZATION

Disusun Guna Memenuhi Tugas Mata Kuliah Analisa Numerik & Pemodelan

Oleh:

NO NAMA NIM

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Rifky Wijaya

Ginanjar Saputra

Hany Kusumawati

M. Kidam Hady

Merliana Krisencia

Dea Anggraheni P.

3334130273

3334130779

3334131303

3334132302

3334132309

3334132493

JURUSAN TEKNIK METALURGI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

CILEGON – BANTEN

2014

Page 2: Anum 8&9 - Optimization, Constrained Optimization

2

Rifky, Ginanjar, Hany, Kidam, Merliana, Dea

Analisa Numerik & Pemodelan (B)

OPTIMIZATION

Optimasi adalah metode yang digunakan untuk mengetahui kondisi optimum (solusi

optimal) dari suatu permasalahan matematis. Optimasi dikategorikan menjadi maksimasi dan

minimasi. Dalam optimasi, ada beberapa istilah yang perlu diketahui, di antaranya:

1. Objective function. Fungsi yang hendak dimaksimumkan atau diminimumkan.

2. Decision variable. Harga-harga yang berpengaruh dan bisa dipilih.

3. Constraints. Kendala/batasan dalam optimasi.

Secara analitik, nilai maksimum atau nilai minimum suatu persamaan y = f(x) dapat diperoleh

jika x memenuhi ( )

. Secara numerik, optimasi dapat dilakukan

melalui beberapa pendekatan, yaitu dengan:

1. Unconstrained Optimization

Golden Search Method

Quadratic Approximation Method

Nelder-Mead Method

Steepest Descent Method

Newton Method

Conjugate Gradient Method

Simulated Annealing Method

Genetic Algorithm

2. Constrained Optimization

Lagrange Multiplier Method

Penalty Function Method

CONTOH 1

Menentukan nilai minimum dari fungsi objektif berikut menggunakan metode golden section:

( ) ( )

di mana xL = 0 dan xU = 3

Secara Analitik

Syarat, jika:

(1) ( ) ( ), maka , , dan √

( )

(2) ( ) ( ), maka , , dan √

( )

Diketahui ( ) ( )

, interval [ ] [ ]

( )

( )

( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( ) , syarat 2 untuk iterasi berikutnya

Iterasi 1

Page 3: Anum 8&9 - Optimization, Constrained Optimization

3

Rifky, Ginanjar, Hany, Kidam, Merliana, Dea

Analisa Numerik & Pemodelan (B)

( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( ) , syarat 1 untuk iterasi berikutnya

Iterasi 2

( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( ) , syarat 2

Iterasi 3

( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( ) , syarat 2

Iterasi 4

( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( ) , syarat 1

Iterasi 5

( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( ) , syarat 2

Page 4: Anum 8&9 - Optimization, Constrained Optimization

4

Rifky, Ginanjar, Hany, Kidam, Merliana, Dea

Analisa Numerik & Pemodelan (B)

Iterasi 6

( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( ) , syarat 1

Iterasi 7

( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( ) , syarat 1

Setelah iterasi dihentikan, hasilnya dapat ditabulasi seperti berikut:

i a b p f(p) q f(q)

1 1.1459 3 1.8541 -0.9605 2.2918 -0.804

2 1.1459 2.2918 1.5836 -0.7217 1.8541 -0.9605

3 1.5836 2.2918 1.8541 -0.9605 2.0213 -0.9991

4 1.8541 2.2918 2.0213 -0.9991 2.1246 -0.967

5 1.8541 2.1246 1.9574 -0.9964 2.0213 -0.9991

6 1.9574 2.1246 2.0213 -0.9991 2.0607 -0.9924

7 1.9574 2.0607 1.9969 -1 2.0213 -0.9991

Diperoleh informasi bahwa:

Nilai minimum berada di interval [ ]

Titik minimum berada di

( ) ( )

( )

Menggunakan Bantuan MATLAB

Terlebih dahulu menyusun function script untuk perhitungan optimasi golden section pada

tab Editor seperti berikut: function [xo,fo] = opt_gs(f,a,b,r,TolX,TolFun,k) h = b - a; rh = r*h; c = b - rh; d = a + rh; fc = feval(f,c); fd = feval(f,d); if k <= 0 || (abs(h) < TolX && abs(fc - fd) < TolFun) if fc <= fd, xo = c; fo = fc; else xo = d; fo = fd; end if k == 0, fprintf('Just the best in given # of iterations'), end else

Page 5: Anum 8&9 - Optimization, Constrained Optimization

5

Rifky, Ginanjar, Hany, Kidam, Merliana, Dea

Analisa Numerik & Pemodelan (B)

if fc < fd, [xo,fo] = opt_gs(f,a,d,r,TolX,TolFun,k - 1); else [xo,fo] = opt_gs(f,c,b,r,TolX,TolFun,k - 1); end end

Menuliskan script berikut untuk memasukkan parameter-parameter yang diperlukan dalam

metode golden section: %to perform the golden search method f = inline('(x.*x-4).^2/8-1','x'); a = 0; b = 3; r =(sqrt(5)-1)/2; TolX = 1e-4; TolFun = 1e-4; MaxIter = 100; [xo,fo] = opt_gs(f,a,b,r,TolX,TolFun,MaxIter);

(sumber: Applied Numerical Methods Using MATLAB (Yang, 2005, USA: Wiley))

Memasukkan perintah [xo,fo] pada Command Window untuk menjalankan function script

opt_gs yang telah dibuat tadi sehingga diperoleh hasil:

CONSTRAINED OPTIMIZATION

Dalam pengertiannya yang paling sederhana, constraints adalah batasan. Optimasi

terkendala (constrained optimization) adalah penentuan kondisi optimum suatu permasalahan

dengan mempertimbangkan berbagai kendala/batasan yang ada. Dalam metode numerik,

constraint optimization dapat diselesaikan dengan bantuan metode Lagrange Multiplier atau

Penalty Function.

CONTOH 1

Mengetahui nilai minimum dari fungsi objektif ( )

yang memiliki equality

constraint ( ) dengan menggunakan Lagrange Multiplier Method

Secara Analitis

Fungsi objektif ( )

Equality constraint

( ) ( ) ( ( ))

( )

( )

( )

( )

( )

Dengan mensubstitusi x1 dan x2 terhadap constraint, diperoleh lambda

Sehingga diperoleh nilai sebagai berikut:

Page 6: Anum 8&9 - Optimization, Constrained Optimization

6

Rifky, Ginanjar, Hany, Kidam, Merliana, Dea

Analisa Numerik & Pemodelan (B)

( )

( )

Dengan tiap-tiap x yaitu 2.4 dan 1.6, diperoleh nilai minimum sebesar:

( ) ( ) ( )

Menggunakan Bantuan MATLAB

1 2