优化设计(1).doc

燕山大学机械优化设计项目实验汇报学院：机械工程学院年级：12级机械电子工程学号：s12080202048姓名：梁晶晶指导教师：杨立坡完成日期：2012-12-5摘 要优化设计是20世纪60年代初发展起来的一门新学科，它是将最优化原理和计算机技术应用于设计领域，为工程设计提供一种重要的科学设计方法。利用这种新的设计方法，人们就可以从众多的设计方案中寻找出最佳设计方案，从而大大提高设计效率和质量。因此，优化设计是现代设计理论和方法的一个重要领域，它已广泛应用于各个工业部门。本文将对三种优化问题进行试验，分别是一维搜索方法，无约束优化方法和约束优化方法。通过matlab编程计算出各类优化问题的最优解。其中一维搜索用的是黄金分割法，无约束优化方法用的是坐标轮换法，约束优化方法用的是matlab自带的fmincon函数来解决非线性优化问题。通过对matlab的学习，以及查阅资料论文对优化问题有了更好的认识。进一步了解了优化问题的发展，以及在机械行业中的重要性。对今后的学习都有很大的帮助。关键词:：优化设计 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 录第一章 绪论1.1前言在人类活动中，要办好一件事情（指规划，设计等），都期望得到最满意，最好的结果或效果。为了实现这种期望，必须有好的预测和决策方法。方法对头，事半功倍，反之则事倍功半。优化方法就是各类决策中普遍采用的一种方法。机械优化设计，作为一门现代设计方法，广泛的应用于机械设计中，并取得了巨大的经济利益。该技术已经成为现代工程师必须掌握的现代设计方法之一。1.2优化设计概况机械优化设计应用的发展历史，经历了由怀疑，提高认识到实践收敛，从而引起广大工程界日益重视的过程。在60-70年代，计算机价格昂贵，优化设计在应用实践方面多数限于高等院校，研究所和少数大型企业中开展。从70年代到80年代，计算机价格大幅度下降，优化设计应用的诱人威力，市场竞争日益激化，作为产品开发和更新的第一关是如何极大地缩短设计周期，提高设计质量和降低设计成本已经成为企业生存的生命线，从而引起广大企业和设计师的高度重视。用优化设计方法来改造传统设计方法已经成为竞相研究和推广并可带来重大变革的发展战略，优化设计在设计领域中开拓了新的途径。1.3优化设计的概念机械优化设计是将机械工程的设计问题转化为最优化问题，然后选择适当的最优化方法，利用电子计算机从满足要求的可行设计方案中自动寻求实现预期目标的最优化设计方案。设计步骤：把实际机械设计问题转化为数学模型，然后根据数学模型的特性，选择目中适当的优化方法及其程序，通过电子计算机，求得最优解。1.4优化设计的经济效果机械优化设计是把数学规划理论与计算方法应用于机械设计，按照预定的目标，借助于电子计算机的运算 寻求最优设计方案的有关参数，从而获得好的技术经济效果。（1） 可以降低机械产品成本，提高它的性能；（2） 优化设计过程所获得的大量数据，可以帮助我们摸清各项指标的变化规律，有利于对今后设计结果做出正确的判断，从而不断提高系列产品的性能；（3） 用优化设计方法可合理解决多参数所目标的复杂产品设计问题。1.5优化方法的选择根据优化设计问题的特点，恰当的选择优化算法是一个重要的问题。一般要对优化问题数学模型的设计变量数，约束条件数，目标函数和约束函数的复杂程度等进行分析，并深入了解各种优化方法的特点，才能做出恰当的选择。正确选择优化算法依照实践经验和技巧，并遵循以下几个原则：（1） 可靠性要好：算法的可靠性是指在合理的精度要求下，在一定计算时间或一定迭代次数内，求解优化问题的成功率，越高则可靠性越好。（2） 效率要高：算法的效率是指解题的效率，一般