《机械优化设计》大作业

固有力学课程水平：15个学席课程学号：声明：张湘南教授：毕心生日期：2016年7月1日一、研究报告内容：1，=0.618的证明，一维搜索程序操作；2、单位矩阵程序工作；3、连杆机构问题小型机械设计问题或其他工程优化问题自行选择；(1)分析优化对象，根据设计问题的要求选择设计变量，设置约束，创建目标函数，建立优化设计的数学模型，建立问题程序。(2)选择适当的优化方法，简述方法的原理，进行优化计算。(3)进行结果分析并说明。4、写课程实践经验，附上节目文本。5、适应学校2014年教学工作会议的改革要求，探索新的教学评价方法，特探索性设置占总成绩5%的开放审查项目。用自己认为合适的方法(书面)表达本课程的学习努力、进度和收获。评估将侧重于用户的独特性、简洁性和可验证性。二、研究报告要求1，报告命名惯例：学习编号-名称-机械优化设计课程实践报告。doc2，报告提交邮件地址：(收到可以视为提交成功的回复)。追求：问题的工程、形式的完美性、报告的完整性。不追求：问题的复杂性，方法的唯一性。判断标准：一、好、好；绝对不要复制。目录：=0.618的证明，一维搜索程序操作的证明.4一维搜索操作使用Matlab编程.5使用c语言编程.7单位矩阵流程活动采用MATLAB的编程.9使用c语言进行编程.9机械优化工程实例连接机构.11选择性器官.16课程实践经验.20副标题程序文本.21进步、努力、建议.25一、=0.618的证明，一维搜索程序任务的证明黄金分割方法要求插入点具有相对于间距两端的对称位置其中是待定常量。另外，黄金分割法在保留的区间内再插入一个点，形成的区间新3段与原区间3段具有相同的比例分布。黄金分割法还应在保留的区间内再插入一点，将形成的区间新3段分配为与原区间3段相同的比例。balpha 1alpha 211-图1如图1所示，将原始区间的长度设置为1，区间的缩减率设置为。为了保持相同的个别比例。插入新点必须位于位置上，并且原始宗地的1位置必须与保留宗地的位置相同。所以有：aalpha 22alpha 3alpha 1(1-)2图2可以解开编写程序0.618并计算以下问题方块图(1)使用MATLAB编程%寻找极值点的%fun.m:黄金分割方法%输入数据% a搜索间隔下限% b最大搜索间隔% e-精度%输出数据：% x-最小值点%其他常数：% C1，C2，C3-宗地% r黄金分割率0.618%定义函数Function x=fun(a、b、e)R=0.618C1=B- r *(B- a)；C2=a r *(B- a)；y1=f(C1)；y2=f(C2)；while(ABS(B- a)/b)e)(ABS(y2-y1)/y2)e)If y1=y2A=c1C1=c2Y1=y2C2=a r *(B- a)；y2=f(C2)；ElseB=c2C2=c1Y2=y1C1=B- r *(B- a)；y1=f(C1)；EndEndx=0.5 *(a b)；Endf函数的建立10 function y=f(x)y=(x-2)2 3；End11 function y=f(x)Y=cosxEnd要计算Y=(x-2) 2 3，请注意：黄金分割法必须将f脚本中的函数写为，如图所示要计算Y=cosx:黄金分割法必须将f脚本中的函数写为，如图所示Fun函数表示MATLAB的默认程序语言。27函数NO.2运算结果：函数NO.1计算结果：(2)用c语言编程#include#define K 0.618双f(双)；/* * * * * *函数值计算函数声明* * * * * * * */Void main(void)Double a、b、size双a1、a2；int I；Printf(“输入间隙的两个端点(端点值必须大于0)”:”；Scanf (%lf，%lf ，a，b)；/* * * * * *输入端点值* * * * */Printf(“输入精度：”)；scanf(“% lf”，size)；/* * * * * *输入精度* * * * * * */Printf(“地块(%lf，%lf)”，精度为% lf n”，a，b，size)；Printf(“序列号 t a1 t t a2 t t f(a1) t t f(a2) n”；for(I=0)；I64I)printf(“-”)；printf(“ n”)；I=0；While(b-a)size) /*精度控制循环数* * * * */I；a1=B- K *(B- a)；/* * * * * *使用0.618方法插入两点* * * * */a2=a K *(B- a)；printf(-: t % f ta % f t % f t % f n ，I，a1，a2，f (a1)，/* * * * * * *每次计算后输出a1、a2、f(a1)、f(a2)值* * * */If(f(a1)=f(a2)A=a1ElseB=a2Printf (:x=%lft最小f (x)=% f n ，a，f (b)双f(双x) /*函数值计算函数* * * * * */双f；f=(x-2)*(x-2)3；return(f)；对于Y=cosx，请将#include(math.h)头程序添加到程序中，将函数语句标记为要调用。将倒数第三行函数更改为y=cos(x)，然后重新编译运算即可。运行，如图所示我们可以看到，在约x=2时，我们可以得到极值。符合理论。运行，如图所示我们可以从大约得到极值。符合理论。第二，用简单的语句构建单位矩阵。使用MATLAB结构：Matlab最容易构造矩阵，因为它本身具有单位矩阵的函数。Matlab基于c语言安装了数学应用程序，所以他的强度很高，开放性很强，我们知道eye函数，并构造了它。Eg:要构造三维单位矩阵，请输入eye(3)要构造n个单位的矩阵，请输入eye(n)用c语言构造程序如下：#includeInt main() Int I、j、n；while(scanf(“% d”，n)=1)for(I=0)；I n；I) for(j=0)；j n；j)printf(“% d”，I=j)；printf(“ n”)；return 0；三、机械优化设计工程实例连接机构问题(1)连接机构问题说明图1机构示意图设计曲柄连杆摇杆机构并要求曲柄时，操纵杆的角最能再现已知的运动规律。并且=1，=5是极角，使其传递角度可以在范围内变化。(2)数学模型的建立设计变量：包含两个独立的参数和。因此，设计变量如下目标函数：通过将输入角度除以30等分并通过近似公式计算得出目标函数的表达式约束：GX(1)=-X(1)0GX(2)=-X(2) 0GX(3)=-(X(1) X(2) 6.00GX(4)=-(X(2) 4.0) X(1) 0GX(5)=-(4.0 X(1) X(2) 0GX(6)=-(1.4142 * x(1)* x(2)-x(1)* * 2-x(2)* * 2)-16.00GX(7)=-(x(1)* * 2 x(2)* * 2 1.4142 * x(1)* x(2)36.00(3)编程c=SUBROUTINE FFX(N、X、FX)c=DIMENSION X(N)COMMON /ONE/I1、I2、I3、I4、NFX、I6NFX=NFX 1P0=acos(1.0 x(1)* * 2-x(2)* * 2 25.0)/(10.0 *(1.0 x(1)Q0=acos(1.0 x(1)* * 2-x(2)* * 2-25.0)/(10.0 * x(2)T=90.0*3。/(180.0*30.0)FX=0.0DO 10 K=0，30PI=P0 K*TQE=Q0 2.0*(PI-P0)*2/(3.0*3)。）D=SQRT(26.0-10.0*COS(PI)al=acos(d * d x(2)* x(2)-x(1)* x(1)/(2.0 * d * x(2)BT=ACOS(D*D 24.0)/(10.0*D)IF(PI)。GE.0.0 .AND. PI.LT.3.) THENQi=3-al-BtELSEQi=3-al BtEND IFIF(K.NE.0 .OR. K.NE.30)THENFX=FX (QI-QE)*2*TELSEFX=FX (QI-QE)*2*T/2.0END IF12继续RETURNENDc=Subroutinggx (n，kg，x，gx)c=DIMENSION X(N)、GX(KG)GX(1)=-X(1)GX(2)=-X(2)GX(3)=-(X(1) X(2) 6.0GX(4)=-(X(2) 4.0) X(1)GX(5)=-(4.0 X(1) X(2)GX(6)=-(1.4142 * x(1)* x(2)-x(1)* * 2-x(2)* * 2)-16.0GX(7)=-(x(1)* * 2 x(2)* * 2 1.4142 * x(1)* x(2)36.0RETURNENDc=SUBROUTINE HHX(N，KH，X，HX)c=DIMENSION X(N)、HX(KH)X(1)=X(1)RETURNEND输入数据包括：2，7，04.3，，0.01，0.00001，0.000010，1，03.5，2.8，5.5，4.5(4)生成可执行程序13将程序文本另存为OPT_EXAMFORTRAN0-fortran目录中的文件t001.txt。使用14 DOS操作界面，然后从OPT_EXAMFORTRAN0-fortran目录中输入命令Asumt.for t001.txt