優(yōu)化設計(1).doc

燕山大學機械優(yōu)化設計項目實驗匯報學院：機械工程學院年級：12級機械電子工程學號：s12080202048姓名：梁晶晶指導教師：楊立坡完成日期：2012-12-5摘 要優(yōu)化設計是20世紀60年代初發(fā)展起來的一門新學科，它是將最優(yōu)化原理和計算機技術應用于設計領域，為工程設計提供一種重要的科學設計方法。利用這種新的設計方法，人們就可以從眾多的設計方案中尋找出最佳設計方案，從而大大提高設計效率和質量。因此，優(yōu)化設計是現代設計理論和方法的一個重要領域，它已廣泛應用于各個工業(yè)部門。本文將對三種優(yōu)化問題進行試驗，分別是一維搜索方法，無約束優(yōu)化方法和約束優(yōu)化方法。通過matlab編程計算出各類優(yōu)化問題的最優(yōu)解。其中一維搜索用的是黃金分割法，無約束優(yōu)化方法用的是坐標輪換法，約束優(yōu)化方法用的是matlab自帶的fmincon函數來解決非線性優(yōu)化問題。通過對matlab的學習，以及查閱資料論文對優(yōu)化問題有了更好的認識。進一步了解了優(yōu)化問題的發(fā)展，以及在機械行業(yè)中的重要性。對今后的學習都有很大的幫助。關鍵詞:：優(yōu)化設計 matlab AbstractOptimization design is in the early 1960 s of the development of a new discipline, it is the optimization principle and computer technology application in the design field, for engineering design provides an important scientific design method. Using this new design method, people can from numerous design the optimal design scheme, thus greatly improve the design efficiency and quality. Therefore, optimization design is the modern design theory and methods is an important field, it has been widely used in various industrial departments.This paper analyzes three kinds of optimization problems in test, respectively is one dimensional search method, unconstrained optimization method and the constrained optimization method. Through the matlab programming calculate all kinds of optimization problem of the optimal solution. One dimensional search with golden section method, unconstrained optimization method with coordinate rotation method, constraint optimization method with matlab own fmincon function to solve nonlinear optimization problem.Through the study of matlab, and data access papers on optimization problems have better understanding. A greater understanding of the optimization problem of development, and the importance of the machinery industry. The future study are of great help. Keywords: optimization design matlab目 錄第一章 緒論1.1前言在人類活動中，要辦好一件事情（指規(guī)劃，設計等），都期望得到最滿意，最好的結果或效果。為了實現這種期望，必須有好的預測和決策方法。方法對頭，事半功倍，反之則事倍功半。優(yōu)化方法就是各類決策中普遍采用的一種方法。機械優(yōu)化設計，作為一門現代設計方法，廣泛的應用于機械設計中，并取得了巨大的經濟利益。該技術已經成為現代工程師必須掌握的現代設計方法之一。1.2優(yōu)化設計概況機械優(yōu)化設計應用的發(fā)展歷史，經歷了由懷疑，提高認識到實踐收斂，從而引起廣大工程界日益重視的過程。在60-70年代，計算機價格昂貴，優(yōu)化設計在應用實踐方面多數限于高等院校，研究所和少數大型企業(yè)中開展。從70年代到80年代，計算機價格大幅度下降，優(yōu)化設計應用的誘人威力，市場競爭日益激化，作為產品開發(fā)和更新的第一關是如何極大地縮短設計周期，提高設計質量和降低設計成本已經成為企業(yè)生存的生命線，從而引起廣大企業(yè)和設計師的高度重視。用優(yōu)化設計方法來改造傳統(tǒng)設計方法已經成為競相研究和推廣并可帶來重大變革的發(fā)展戰(zhàn)略，優(yōu)化設計在設計領域中開拓了新的途徑。1.3優(yōu)化設計的概念機械優(yōu)化設計是將機械工程的設計問題轉化為最優(yōu)化問題，然后選擇適當的最優(yōu)化方法，利用電子計算機從滿足要求的可行設計方案中自動尋求實現預期目標的最優(yōu)化設計方案。設計步驟：把實際機械設計問題轉化為數學模型，然后根據數學模型的特性，選擇目中適當的優(yōu)化方法及其程序，通過電子計算機，求得最優(yōu)解。1.4優(yōu)化設計的經濟效果機械優(yōu)化設計是把數學規(guī)劃理論與計算方法應用于機械設計，按照預定的目標，借助于電子計算機的運算 尋求最優(yōu)設計方案的有關參數，從而獲得好的技術經濟效果。（1） 可以降低機械產品成本，提高它的性能；（2） 優(yōu)化設計過程所獲得的大量數據，可以幫助我們摸清各項指標的變化規(guī)律，有利于對今后設計結果做出正確的判斷，從而不斷提高系列產品的性能；（3） 用優(yōu)化設計方法可合理解決多參數所目標的復雜產品設計問題。1.5優(yōu)化方法的選擇根據優(yōu)化設計問題的特點，恰當的選擇優(yōu)化算法是一個重要的問題。一般要對優(yōu)化問題數學模型的設計變量數，約束條件數，目標函數和約束函數的復雜程度等進行分析，并深入了解各種優(yōu)化方法的特點，才能做出恰當的選擇。正確選擇優(yōu)化算法依照實踐經驗和技巧，并遵循以下幾個原則：（1） 可靠性要好：算法的可靠性是指在合理的精度要求下，在一定計算時間或一定迭代次數內，求解優(yōu)化問題的成功率，越高則可靠性越好。（2） 效率要高：算法的效率是指解題的效率，一般