《机械优化设计方法》实验指导书

机械优化设计方法实验指南一、实验目的设计技术优化是学生通过实际机械编程实现以下目的的实践性强的过程：1、深化学生对优化设计技术基本理论和算法的理解；2、培养学生独立准备优化设计计算程序的初步能力；3、初步了解常用优化设计工具(如MATLAB优化工具箱)的使用情况；4、开发学生的基本能力，灵活地使用优化方法解决项目的实际问题(这项工作需要在后续过程中持续训练和加强)。二、实验准备在机械优化设计方法过程中，机器实验进行了6个小时，3次。实验1:准备、调试和运行一维搜索程序(可以选择0.618方法和二次插值方法)。实验2:编程、调试和运行不受约束的优化方法(可以选择conjugate方向方法、POWELL方法和DFP方法)。实验3:阅读调试的通用约束优化程序，了解程序的结构特征。了解如何使用程序，编写目标函数子程序、约束子程序，然后再次调试以完成执行。或者，使用所学内容直接设计、调试和运行约束优化程序。实验4(课外):MATLAB优化工具箱应用程序(I) 线性编程。实验5(课外):MATLAB优化工具箱应用程序(ii) 约束非线性编程。三、实验报告每次机器实验完成后，学生要求完成一份实验报告，实验报告应包括以下内容：1、简述了选定优化方法的基本原理；2、提供所选优化方法的自编译源程序样本和数学模型及评价结果；3、总结和分析了所选优化方法的使用特点。4、实验改进建议等。四、常用优化方法方案评价问题1)2)3) (x0)4)醉意：5)醉意：6)醉意：7)醉意：五、实验评价方法本课程的实验成绩以以下几个方面为基础进行考试(1)实验预习分数通过学生提交的实验预习报告和对学生问题的考试，占本课程实验教学分数的30%。(2)评价实验操作成绩、学生的学习态度、组织纪律、实验室各种规则和实验实践能力的遵守情况、独立工作能力、发现和解决问题的能力、创新意识等，占本课程实验教学分数的40%。(3)实验报告通过对学生实验报告的审查(主要包括实验过程的精细化、实验数据的分析和处理、实验结果及改进意见的提出等)，占本课程实验教学成绩的30%。本课程实验教学成绩的比例不低于本课程教学总数与实验教学数的比例，完成课程的卷面考试问题中应存在与本课程实验内容密切相关的考试问题。附录I:使用MATLAB优化工具箱解决线性编程和非线性约束优化问题附录ii:一般最佳化方法参考程序机械制造系，丽江2005年8月2日附录I:使用MATLAB优化工具箱解决线性编程和非线性约束优化问题一、线性规划问题求解linprog函数二、用MATLAB求解非线性约束优化问题fmincon函数Fmincon是解决多维约束优化问题的方法Minf(X)s . t . AXb(线性不等式约束)Aeq(X)=beq(线性相等约束)C (x) 0(非线性不等式约束)Ceq(X)=0(非线性相等约束)lbXUb(边界约束)语法说明如下的优化工具箱函数：x、fval、exit flag、output、grad、heissian=Fmin con ( fun，x0，a，b，aeq，beq，lb，ub， nlc ，options，P1，p2.）其中输出参数为：x是返回目标函数的最佳解决方案。Fval是从最佳解决方案x点返回目标函数的函数值。Exitflag是返回算法的结束标志。Output是返回有关优化算法的信息的数据结构。Grad返回最佳解x点处目标函数的斜率。Hexian返回最优解x点处目标函数的hexian矩阵值。输入参数包括：Fun是调用目标函数的函数文件名。X0是初始点。线性不等式约束的系数矩阵a和常数向量b；线性等式约束的系数矩阵Aeq和常数向量beq；设计变量x的下向量Lb和上向量ub；“Nlc”是定义非线性约束条件