機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

1、§1  綜合性編程的上機(jī)實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?#160;  無(wú)約束坐標(biāo)輪換優(yōu)化方法調(diào)用一維最優(yōu)化方法，一維最優(yōu)化方法（0.618法）又調(diào)用區(qū)間搜索法(進(jìn)退法)，綜合性編制程序的上機(jī)實(shí)驗(yàn)。二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、搜索區(qū)間的確定與區(qū)間消去法（進(jìn)退法）原理（1）   方法概要    有了目標(biāo)函數(shù)，確定了搜索方向，假設(shè)函數(shù)f（a）具有單谷性，確定極小點(diǎn) a* 所在的區(qū)間a b： 在搜索方向上，選定初始點(diǎn) a1，初始點(diǎn)步長(zhǎng) h0=0.01（經(jīng)驗(yàn)，可調(diào)整），前進(jìn)一步得a2點(diǎn)。 求出a1、a2對(duì)應(yīng)的函數(shù)值y1、y2，比較對(duì)應(yīng)點(diǎn)函數(shù)值，確定前進(jìn)或后退。

2、  （2）程序框圖：3、一維搜索黃金分割法（0.618法）（1）基本思想前提：已通過(guò)進(jìn)退法確定了符合函數(shù)值高低高規(guī)律的搜索區(qū)間a，b即，函數(shù)的極小點(diǎn)必在a，b內(nèi)。所以要調(diào)用搜索區(qū)間的進(jìn)退法（2）程序框圖初始區(qū)間a，b，由進(jìn)退法確定。     收斂精度(=10-4 10-5),      縮短率=0.618   計(jì)算a1 、 a2， f (a1)、 f (a2)，根據(jù)區(qū)間消去法原理縮短區(qū)間,進(jìn)行區(qū)間名稱的代換，并保留區(qū)間中計(jì)算的一個(gè)新試驗(yàn)點(diǎn)及函數(shù)值。檢查區(qū)間是否短到足夠小和函數(shù)值收斂到足

3、夠近。若條件不滿足，則返回到 若條件滿足，則取最后兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的平均值作為極小點(diǎn)數(shù)值的近似解。4、多維無(wú)約束坐標(biāo)輪換法（1）基本思想    把多維問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一系列一維搜索問(wèn)題。沿設(shè)計(jì)變量的各個(gè)分量形成的坐標(biāo)軸依次進(jìn)行一維搜索（固定其它分量，僅對(duì)一個(gè)分量?jī)?yōu)選，輪番搜索），即調(diào)用一維最優(yōu)化方法（0.618法），而一維最優(yōu)化方法（0.618法）又調(diào)用區(qū)間搜索法(進(jìn)退法)。重復(fù)進(jìn)行，直至找出滿足精度的極小點(diǎn)。（2）   程序框圖（3）具體要求  注意數(shù)組的應(yīng)用，便于設(shè)計(jì)過(guò)程中沿各坐標(biāo)軸迭代時(shí)的數(shù)據(jù)處理；  注意子程序和子函數(shù)

4、的調(diào)用，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，便于數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理； 設(shè)計(jì)結(jié)果在界面上顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。 寫出上機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告§2 有約束優(yōu)化方法應(yīng)用編制程序的上機(jī)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?#160;   使學(xué)生能用有約束優(yōu)化設(shè)計(jì)方法解決簡(jiǎn)單工程問(wèn)題的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)所設(shè)計(jì)的問(wèn)題建立數(shù)學(xué)模型，并確定設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件；調(diào)用有約束問(wèn)題的最優(yōu)化方法（懲罰函數(shù)法）編制程序，進(jìn)而在計(jì)算機(jī)上求解并對(duì)優(yōu)化的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行正確的分析和處理。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、對(duì)簡(jiǎn)單工程問(wèn)題的優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題建立數(shù)學(xué)模型問(wèn)題由老師指定；2、懲罰函數(shù)法懲罰函數(shù)法是一種使用很廣泛、很有效的間接解法。它的基本原理是將約束優(yōu)化問(wèn)題中的

5、不等式和等式約束函數(shù)經(jīng)過(guò)加權(quán)轉(zhuǎn)化后，和原來(lái)目標(biāo)函數(shù)結(jié)合，形成新的目標(biāo)函數(shù)懲罰函數(shù)   求解該目標(biāo)函數(shù)的無(wú)約束極小值，以期得到原問(wèn)題的約束最優(yōu)解。為此，按一定的法則，改變加權(quán)因子1和2的值，構(gòu)成一系列的無(wú)約束優(yōu)化問(wèn)題，求得一系列的無(wú)約束最優(yōu)解，并不斷地逼近原約束優(yōu)化問(wèn)題的最優(yōu)解。懲罰函數(shù)法又稱序列無(wú)約束極小化方法。3、內(nèi)點(diǎn)法計(jì)算步驟 選取可行的初始點(diǎn) x0 ，懲罰因子的初值r0 ，懲罰因子的縮減系數(shù) c  及收斂精度 1、2   ；令迭代次數(shù) k=0 ； 構(gòu)造懲罰函數(shù)（x，），選擇適當(dāng)?shù)臒o(wú)約束優(yōu)化方法，求（x，）的無(wú)約束極值，得X*（ ）點(diǎn)；&#

6、160;                                        用收斂條件判別式判別是否收斂，滿足，迭代終止；否則，令 C=0.10.7， 轉(zhuǎn)。框圖如下：4、具體要求軟件界面設(shè)計(jì)，編制菜單調(diào)用設(shè)計(jì)命令。界面是整個(gè)軟件的入口，應(yīng)按照基本設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出人機(jī)友好的界面，并具備健壯性； 注意數(shù)組的應(yīng)用，便于設(shè)計(jì)過(guò)程中沿各坐標(biāo)軸迭代時(shí)的數(shù)據(jù)處理； 注意子程序和子函數(shù)的調(diào)用，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，便于數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理； 設(shè)計(jì)結(jié)果