優(yōu)化設(shè)計(jì)(1).doc

燕山大學(xué)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)匯報(bào)學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院年級(jí)：12級(jí)機(jī)械電子工程學(xué)號(hào)：s12080202048姓名：梁晶晶指導(dǎo)教師：楊立坡完成日期：2012-12-5摘 要優(yōu)化設(shè)計(jì)是20世紀(jì)60年代初發(fā)展起來(lái)的一門新學(xué)科，它是將最優(yōu)化原理和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計(jì)領(lǐng)域，為工程設(shè)計(jì)提供一種重要的科學(xué)設(shè)計(jì)方法。利用這種新的設(shè)計(jì)方法，人們就可以從眾多的設(shè)計(jì)方案中尋找出最佳設(shè)計(jì)方案，從而大大提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。因此，優(yōu)化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法的一個(gè)重要領(lǐng)域，它已廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門。本文將對(duì)三種優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行試驗(yàn)，分別是一維搜索方法，無(wú)約束優(yōu)化方法和約束優(yōu)化方法。通過(guò)matlab編程計(jì)算出各類優(yōu)化問(wèn)題的最優(yōu)解。其中一維搜索用的是黃金分割法，無(wú)約束優(yōu)化方法用的是坐標(biāo)輪換法，約束優(yōu)化方法用的是matlab自帶的fmincon函數(shù)來(lái)解決非線性優(yōu)化問(wèn)題。通過(guò)對(duì)matlab的學(xué)習(xí)，以及查閱資料論文對(duì)優(yōu)化問(wèn)題有了更好的認(rèn)識(shí)。進(jìn)一步了解了優(yōu)化問(wèn)題的發(fā)展，以及在機(jī)械行業(yè)中的重要性。對(duì)今后的學(xué)習(xí)都有很大的幫助。關(guān)鍵詞:：優(yōu)化設(shè)計(jì) 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(dòng)中，要辦好一件事情（指規(guī)劃，設(shè)計(jì)等），都期望得到最滿意，最好的結(jié)果或效果。為了實(shí)現(xiàn)這種期望，必須有好的預(yù)測(cè)和決策方法。方法對(duì)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(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)，作為一門現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，廣泛的應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)中，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)利益。該技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代工程師必須掌握的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法之一。1.2優(yōu)化設(shè)計(jì)概況機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用的發(fā)展歷史，經(jīng)歷了由懷疑，提高認(rèn)識(shí)到實(shí)踐收斂，從而引起廣大工程界日益重視的過(guò)程。在60-70年代，計(jì)算機(jī)價(jià)格昂貴，優(yōu)化設(shè)計(jì)在應(yīng)用實(shí)踐方面多數(shù)限于高等院校，研究所和少數(shù)大型企業(yè)中開展。從70年代到80年代，計(jì)算機(jī)價(jià)格大幅度下降，優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用的誘人威力，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激化，作為產(chǎn)品開發(fā)和更新的第一關(guān)是如何極大地縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和降低設(shè)計(jì)成本已經(jīng)成為企業(yè)生存的生命線，從而引起廣大企業(yè)和設(shè)計(jì)師的高度重視。用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法來(lái)改造傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法已經(jīng)成為競(jìng)相研究和推廣并可帶來(lái)重大變革的發(fā)展戰(zhàn)略，優(yōu)化設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域中開拓了新的途徑。1.3優(yōu)化設(shè)計(jì)的概念機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是將機(jī)械工程的設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為最優(yōu)化問(wèn)題，然后選擇適當(dāng)?shù)淖顑?yōu)化方法，利用電子計(jì)算機(jī)從滿足要求的可行設(shè)計(jì)方案中自動(dòng)尋求實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)步驟：把實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，然后根據(jù)數(shù)學(xué)模型的特性，選擇目中適當(dāng)?shù)膬?yōu)化方法及其程序，通過(guò)電子計(jì)算機(jī)，求得最優(yōu)解。1.4優(yōu)化設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效果機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是把數(shù)學(xué)規(guī)劃理論與計(jì)算方法應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)，按照預(yù)定的目標(biāo)，借助于電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算 尋求最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的有關(guān)參數(shù)，從而獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。（1） 可以降低機(jī)械產(chǎn)品成本，提高它的性能；（2） 優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程所獲得的大量數(shù)據(jù)，可以幫助我們摸清各項(xiàng)指標(biāo)的變化規(guī)律，有利于對(duì)今后設(shè)計(jì)結(jié)果做出正確的判斷，從而不斷提高系列產(chǎn)品的性能；（3） 用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法可合理解決多參數(shù)所目標(biāo)的復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)問(wèn)題。1.5優(yōu)化方法的選擇根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題的特點(diǎn)，恰當(dāng)?shù)倪x擇優(yōu)化算法是一個(gè)重要的問(wèn)題。一般要對(duì)優(yōu)化問(wèn)題數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)變量數(shù)，約束條件數(shù)，目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)的復(fù)雜程度等進(jìn)行分析，并深入了解各種優(yōu)化方法的特點(diǎn)，才能做出恰當(dāng)?shù)倪x擇。正確選擇優(yōu)化算法依照實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技巧，并遵循以下幾個(gè)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(jì)算時(shí)間或一定迭代次數(shù)內(nèi)，求解優(yōu)化問(wèn)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