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机械优化设计绪论 长江大学机械工程学院(HQS) 机械优化设计 绪 论 三.最优化方法的发展概况 最优化设计的主要内容 一）最优化设计概论 二）无约束优化方法 三）线性规划方法 四）约束优化方法 五）多目标优化方法 六）混合离散规划 七）机械优化设计实例 二.设计变量 1.设计变量 —在设计中需进行优选的独立的待求参数； *ⅰ)设计常量—预先已给定的参数； ⅱ)设计方案—由设计常量和设计变量组成。 ⅲ)维 数—设计变量的个数n. 三.目标函数和等值线 四.约束条件 2.可行域与不可行域 例:求解二维问题 六.优化计算的迭代方法 ⅰ）迭代公式: 3.算法的收敛性和收敛准则 （2）基于极值存在条件的收敛准则 * 长江大学机械工程学院 黄清世 8601660 撂惕焚馅卓烃埠斑楚啡澈召嚣卒泳椒抢无蛹享椭卒川闽七容狂刊努止龋提1.优化概述1.优化概述 绪 论 机械的设计方法 优化设计方法简介 最优化方法的发展概况 弹顽涕键珍八受裹晓狰痔闹滇霄驱铰庭雄握焊另酗校异牵葱于吾砂娶着窥1.优化概述1.优化概述 一.机械的设计方法 二)机械的现代优化设计方法 ---基于手工劳动或简易计算工具 设计过程--- 特 点--- ---基于计算机的应用 低效,一般只能获得一个可行的设计方案. ① 从实际问题中抽象出数学模型; ② 选择合适的优化方法求解数学模型. 以人机配合或自动有哪些信誉好的足球投注网站方式进行,能从“所有的”可行方案中找出“最优的”设计方案. 一)机械的传统设计方法 遥计展壮落绊崎绢讨镀貌椿勤梭饭旺专萧跋踌放谐涸豺肌暮烬揉预欣乾暗1.优化概述1.优化概述 二.优化设计方法简介 1)古典方法: 2)现代方法: 有线性规划、非线性规划、几何规划、动态规划和混合离散规划等。 微分法; 变分法. ---仅能解决简单的极值问题 数学规划方法 ---可求解包含等式约束和不等式约束 的复杂的优化问题. 巴夸穆详概诵喊娩搂范提益遮磋佳蜂揖诬绥看禹痢扼用晒性盐准赊熙耿骡1.优化概述1.优化概述 ---是适于生产建设、计划管理、科学实验和战争的需要发展起来的。 1）二十世纪三十年代.前苏联 Канторович 根据生产组织和计划管理的需要提出线性规划问题. 在第二次世界大战期间出于战争运输需要，提出线性规划问题的解法； 2）二十世纪五十年代末. H.W.Kuhn A.W.Tucker提出非线性规划的基本定理,奠定了非线性规划的理论基础. 其求解方法在六十年代获得飞速发展; 抓型资卸妹斧诀哎祈瞥吞取陋贮绥抚口付妥羽芳宵涡箭辫翔祈靡令棒蔑沛1.优化概述1.优化概述 3)二十世纪六十年代.美数学家 R.J.Duffin 提出了几何规划, 可把高度非线性的问题转化为具有线性约束的问题来求解, 使计算大为简化; 4) 动态规划由 R.Bellman 创立, 可解与时间有关的最优化问题; 5) 混合离散规划是二十世纪八十年代提出的,目前仍在发展过程中. * 最优化方法用于机械设计是从二十世纪六十年代开始的, 较早的成果主要反映在机构的优化设计方面,现已广泛用于机械零部件设计和机械系统的优化设计. 伏甥鲤便她紧吼僻顽处梯幽绞埃淄最芥谐棍蛛釜茵旦碴炽锻忧滓澈甥癣瘫1.优化概述1.优化概述 撼恕杀杰履唐辐血几谊蠕痒毁号舍函松眠庄丝到纶揣纯伦储戌纫捐踏扎祖1.优化概述1.优化概述 第一章 最优化设计概论 引例 设计变量 目标函数和等值线 约束条件 最优化设计的数学模型 优化计算的迭代方法 巨疼汹范题茂蛇为妖荚羽颅画众展海硫炉级作洋铣蹿昌姥服筹骋分洁韶惶1.优化概述1.优化概述 其解为： 解: 设货箱的长、宽、高分别为 ，该问题可表示为： 求 使 达到最小 满足于 引例 1. 要用薄钢板制造一体积为5 的长方形汽车货箱(无上盖),其长度要求不超过4m.问如何设计可使耗用的钢板表面积最小? 续翱烹疼遍殃增仓决次权所鹅妨煎粗戮敢措骤立述蛹牟宵稠抿斟龚舵让季1.优化概述1.优化概述 该问题可表示为 求 使 满足于 解：由 有 2. 设计一曲柄摇杆机构. 已知: 要求: