機械優(yōu)化設計實驗報告

1、本文格式為word版，下載可任意編輯機械優(yōu)化設計實驗報告 機械優(yōu)化設計 試驗報告 名目 1、進退法確定初始區(qū)間 . 錯誤! 未定義書簽。 1、1 進退法基本思路 . 錯誤! 未定義書簽。 、2 進退法程序框圖誤錯 錯誤! 未定義書簽。 1、3 題目誤錯 錯誤! 未定義書簽。 1、 源程序代碼及運行結(jié)果誤錯 錯誤! 未定義書簽。 2、黃金分割法 . 錯誤! 未定義書簽。 2、2 黃金分割法流程圖誤錯 錯誤! 未定義書簽。 、 題目誤錯 錯誤! 未定義書簽。 2、4 源程序代碼及結(jié)果 . 錯誤! 未定義書簽。 3、牛頓型法誤錯 錯誤! 未定義書簽。 3、牛頓型法基本思路 . 錯誤! 未定義書簽。

2、3、 阻尼牛頓法得流程圖 . 4 3、 題目 . 錯誤! 未定義書簽。 3、4 源程序代碼及結(jié)果誤錯 錯誤! 未定義書簽。 4、鮑威爾法誤錯 錯誤! 未定義書簽。 4、1 鮑威爾法基本思路誤錯 錯誤! 未定義書簽。 4、2 鮑威爾法流程圖誤錯 錯誤! 未定義書簽。 4.3 題目誤錯 錯誤! 未定義書簽。 、4 源程序代碼及結(jié)果 . 錯誤! 未定義書簽。 、 復合形法誤錯 錯誤! 未定義書簽。 5、1 復合行法基本思想 . 錯誤! 未定義書簽。 5、3 源程序代碼及結(jié)果 . 錯誤! 未定義書簽。 6、 外點懲處函數(shù)法誤錯 錯誤! 未定義書簽。 6、1 解題思路：誤錯 錯誤! 未定義書簽。 6、2

3、 流程框圖誤錯 錯誤! 未定義書簽。 6、3 題目 . 錯誤! 未定義書簽。 6、4 源程序代碼及結(jié)果 . 錯誤! 未定義書簽。 7、機械設計實際問題分析 . 錯誤! 未定義書簽。 7、計算過程如下誤錯 錯誤! 未定義書簽。 7、3 源程序編寫誤錯 錯誤! 未定義書簽。 、報告總結(jié)誤錯 錯誤! 未定義書簽。 1 、進退法確定初始區(qū)間 1 、1 進退法基本思路 ： 根據(jù)肯定得規(guī)章試算若干個點,比較其函數(shù)值得大小，直至找到函數(shù)值按"凹凸-高'變化得單峰區(qū)間。 1 、 進退法程序框圖 、 題目: :用進退法求解函數(shù) 得搜尋區(qū)間 1 、4 源程序代碼及運行結(jié)果 #cue stdo、h

4、 #nclude mah、h ain() ;3f，2a，3,2a,0=1a，3y，2y，y，, tolf canf(h0=f，y=f'，h0,y1)； hh0;a=h;y2=a227*2+10; ）y2（ i h=-h;a3=a；=y1； loop：a1=a2;y1=y2；a2=a；y=； a3=22；y3=a3*a3-7a3+10； ）y3y（ fi ；o otog esle，2a，1a，nf=3y，f=y，%=y,f%=，f=2a，%='（tnpa3,1,y3)； 搜尋區(qū)間為 6 2 、黃金分割法 、1 黃金分割法基本思路 ： 通過不斷得縮短單峰區(qū)間得長度來搜 索微小點得一

5、種有效方法。按() 縮小 比較大小 確定取舍區(qū)間。 2 、2 黃金分割法流程圖 2 、3 題目 ： 對函數(shù),給定搜尋區(qū)間時，試用黃金分割法求微小點 2 、 源程序代碼及結(jié)果: : =iline(x7*x+9"） a=0；=8；s=0、1; a1=b0、68*(ba);y1=（a）; a=+0、8*(b）；y2=f（）; whie(abs(b-a）eps) i（y1y2） a=a1; a1=; yy; 2=0、18（b-a); y2（2)； else =;a2=a;y2=; a1=b-0、618（a)； y1=f(a1)； en end xx=0、5(a+b) f = lin func

6、ton： f（x） = x2*x9 xxx = 3、997 3 3 、牛頓型法 3 、1 牛頓型法基本思路 : : 在鄰域內(nèi)用一個二次函數(shù) 來近似代替原目標函數(shù),并將 得微小點作為對目標函數(shù)求優(yōu)得下一個迭代點.經(jīng)多次迭代,使之靠近目標函數(shù)得微小點。 3 、2 阻尼牛頓法得流程圖 ： 3 、3 題目 ： 用牛頓阻尼法求函數(shù)得微小點 3 、4 源程序代碼及結(jié)果: : k0; pl=1、e5； xk=inu(inpt x0：） itc=1；1; whl nrm(it）=ptol f1=4k（1，)34x(1，)+50*xk（1，1）4*xk(2，)-32；4xk（1,1）+k（2,1）； g12*x

7、k（1,1）248xk（1，）+50，-4；-,8; dkin(）*f1; a=-(dk"*1）(dkgd)； xk=xk+ak； 開頭給定結(jié)束0, e x2 1 ( ) ( )k k kf f-¬- Ñ Ñ d x x1:min ( )k k kkk kkfaaa a+¬ +x x dx d1 k ke+- < x x* 1 k+¬ x x否是1 k k ¬ +0 k ¬ itl=*dk； k=k1； end f=（xk(1,)2）+(xk(1,1)2x（，1）2； printf（n d f :n，k）；

8、disp（xk）; ds（f）； 結(jié)果顯示：inpt :1;1 用阻尼牛頓法迭代 27 次后得到 微小點 x及微小值 為： 2、00 、00 、327e09 4 、鮑威爾法 4 、 鮑威爾法基本思路 : : 在不用導數(shù)得前提下，在迭代中逐次構(gòu)造 g得共軛方向。 4 、2 鮑威爾法流程圖: : 。3 題目 : 求函數(shù)(x）= x0*x0x1x1x0110x4*x1+6得最優(yōu)點,收斂精度=、01 4 、4 源程序代碼及結(jié)果 ： #include 'stdi、 ilude b、h inde mah、h oe obf（dobl x） dub ff; ff=x*0+x1xx11004+60； r

9、eturn(ff)； vid jtf（dob x0,doub h，duble s,in ，doub a，doue ） in i; doble x，h,f1，f，f； for（i=;i3;+） xi=(double *）maloc（nsif(doule）)； h=h0； fr(i=0；in；i+） *（0+i）=x0i; f1=objf（x）； for(i=0;；i+) （x+i)=（x0+i)hsi; f=objf(x); f(f2=f1) h=-h; o(=0；n;+) *(2+)=(x+i); 3=1; fo（i=0；i+） (x0+i）=*(x1+i）; （x1+)*（2+i）; f1=

10、2； 2=f； for（;） =2; for（i0；in；+) *(x2+i）*（x1+i）+hi; f3=objf(2)； （f2f3) bak; else for（i=0；+) (+i）=（x1+i）； *(x1+i）=*（x2+i); 1=2； =f; f（h0) for(=；n;i+） ai=（x2+i)； b=(0i)； els o(=0；in；i+) =（x0+i）； i(x2+i）； fo（0；i3；i) ee(xi); doble gold（doble a,oule b，dubl eps,in ,oubl xx) int i； double 1,*x,f，q，w； r(i=0；

11、i+) xi=(ul ）malloc（n*sizeof（double)）； for(i=0；n；i+） （x0+i）=ai+0、18（bai）; *（+i）+0、82（b-ai）; 1=bjf(x); =bjf（x1)； do f（ff） or(i=0；in;i+） bi=（x0i）； （x0+i)=（1+i）； f1=f2； for（=;i；i+） (xi）=ai+0、32*（bii）； f=objf（x1）； else fr（i=0;in;i+) ai（); (x1i)=（x0+i); f2=1； fr（=0;in；+） （x0+i）=a+0、618*(bi-a）； foj（x）； q=0

12、; or(i=0;i；i+） qq(biai)*（bi）； qrt(q); whle（wep); fo(=0；in；i+） xxi=0、（a+bi）； ffbj（x）； f（=0；i；i+) fre（xi）; eturn(ff）； doble oneoptm（double x，double s,dol h0,doue psg,int n,double x) dube *a,*,; a=（obe *)malo（izeof（doubl）)； b=（doube *)malloc(*szef(oule）)； jt（,0，s，n,a，b); f=gld(a,sg,n,x）; fee（）; free(b）

13、； rurn （ff)； ouble pel（doul p,dub 0,doubl ep，doubl epg，i ,doube x) int ，j,m； do xx4，ss,s; doble f,f0,f1，f2,f3，fx，dlt，d,dx，d; s=(doube *）malloc（n(n1）sizof（due）; （duble *）mallc（nizof(dbl); fr（i=0；n;i+) for(j=0；j;j+） *(s+i(n1)+j); (s+i(n1)+i）=1； for(i=0;i;i） xxi（ouble ）mallc（n*sizf（doue); fo（i=0；i;i+)

14、*(x+i）=pi； fo（;） fr（i=0；n;i+） *（x1+)*(xx0+i)； xi=（xx1+i); f0=f1f（）; dl=; for（j=0;j；+） or（i=0;in;i+） (x+i)=; *（s+)=*（s*（n+1)； foneopti(，s,0，epsg，n,x)； =f0; i(dl) dlt=； m; sdx0； r(i=0；in；i+） sdx=sdx+fab(xi(（x+i）; i（sdxeps) re(s）； fee(s）; for（i=0；i4；i+） fre（i）； reurn（f）； for(=0;i;i+) *（x2+i)=xi； 2=f； f

15、or（i=0;i;i+） （+i）（x+i)(（xx1）)； xi（xx3+i)； x=objf(x）; f3=fx; q=(f+f)(f1-2-lt）(f1f2dl); d=0、5t(f-f3）*(f1-f3）； i(（f31)(q） if(f23) or（i0；n；i+） *（xx+i）=*（x2+）； lse for（i=0；n;i+) *（xx0+i）=(xx3）; else for（=0;in；i+) *(ss（i1)*（n+）（*（xx1+i）); （s+i)=*（ss（+)*（n+1)； =oeoptim(xx0，s，h0，psg,n,x）; for（i=0;in；i+) （x0

16、+i）=x; for（j=m+；j=；j+） （i=0;in；i+) *（si（+)+j-1)=（s+i*（+1）j)； vod mai（） dle p=1，2; ble ,x2； f=owell(p,、，0、001，0、001，2,x); printf（x0，1=,ff=f，x0,x1,ff）; getha（)； 5 、 復合形法 5 、 復合行法基本思想 ： 在可行域中選取 k 個設計點 （n1k2n）作為初始復合形得頂點。比較各頂點目標函數(shù)值得大小，去掉目標函數(shù)值最大得頂點（稱最壞點)，以壞點以外其余各點得中心為映射中心,用壞點得映射點替換該點,構(gòu)成新得復合形頂點。 反復迭代計算,使復合

17、形不斷向最優(yōu)點移動與收縮，直至收縮到復合形得頂點與形心特別接近,且滿意迭代精度要求為止. 5 、2 題目: 求函數(shù)(x)=（x-）(x1)+*（x6)*（x26)得最優(yōu)點,約束條件為(）=64xx12x0;g2（x)=x2-x110;g（x)=1-100;收斂精度自定義； 5 、3 源程序代碼及結(jié)果： #icude sdo、h inclue sdb、h incle tme、 ilude math、 efine e0 1e5 /*復合形法收斂掌握精度/ ube appl(it，int）; *申請矩陣空間/ double f(double *); /目標函數(shù)/ doube g(dble ）； 約束

18、函數(shù)/ bool jude(doubl ）； /可行點得推斷/ t mai() it n，k； it i,j，k1； n l； duble tmprar； doube restran； /收斂條件/ dole reflect; /反射系數(shù)/ an(usigned）tm（nll）； rintf('請輸入目標函數(shù)得維數(shù) n：'）； 輸入已知數(shù)據(jù)/ cnf(d'，n）； rintf（請輸入復合形得頂點數(shù) ：)； scan（d,k)； duble *x=appl(k,n); /存放復合形頂點/ doube y=（dole )callc(k，sizeof（doubl)）; 存放目

19、標函數(shù)值* dobl p=（doble *)caloc（，sieof（double）； *存放約束函數(shù)值/ doue *a=(dube ）callo(n,sizeo（ube）); /*存放設計變量得下限*/ doul *b(double ）calc（,sizef（doble）); /存放設計變量得上限 dble *xc(oub *）calloc（n，izf（doubl）; /*存放可行點中心/ ul *x_r=（double )calc（n,ie(dubl）)； 存放最壞點得反射點/ int（'請輸入選定得第一個可行點 1(包含%d 個數(shù)）:'，n）; r(i=0；i；i+）

20、scanf（%lf,*x+i)； print(請輸入初選變量得下限 a(包含%d 個數(shù)）：，n)； f（i=0;in；i+) s(%l'，i）; printf(請輸入初選變量得上限 b(包含d 個數(shù))：，n)； or（=0；in；+） cnf(lf'，b+i); prinf（輸出輸入結(jié)果為：=d，k=%d，x1=（,n，k）； /輸出已知數(shù)據(jù)/ fr(i0;n1；i+) printf（'%、5lf ',(*x+i）)； ritf（'、lf）na(，*(*xn1）); fr(0;-1;+） prt('%f '，*(a+i）； print（&

21、#39;%、5),b=(,*(a+n1)）； for（i0;i1;i+) inf（f ',(+i）； prinf（、f)n，（bn-）)； l1: or(1；ik；i+) /隨機得到其余（1)個可行點/ fr（;jn;j+） (*(xi)+j)=(a+j）+（ouble）（ran(）100）/1000*(b+j)(a+）； l1； （i=1；ik；i+) /找出可行點得個數(shù) l,并把可行點放在前 個位置上*/ if(ge(（x+)）) o(j=1；k；j+） i(！jug（(+j） or（1=0；k1n;k1+) tmpor=(（i）+k1); (*（*；）1k+）j+x(*=）1+）

22、+ (* ；yaropmt=）k）j+x ;kerb ;+l 排小到大從值數(shù)函標目按點行可個 前把 )+；1li;=i(rf序*/ ）+j；lj；+i=j(ro )）j+x（*（f)）i+x（f(fi r（k1=0;1;1+） epoy=*（+i）; （ ;)1k+）+(（*=)1k+）i+（( ；yrarpet=)+)j+x /心中點行可求/ )+;i;0=(of (_c)0； )+i；l;0i(rof ）+j；=j（ro （；）j+)i+x（*(+)j+c_x )+i;i;0=i（ro *(xc+i）=l； if(！jde(xc）) /推斷可行點中心就是否可行/ or（i=0;in；i+）

23、 （* ；）i+）1l+x（=）i+a*（b+i)*（x_i); goo ； esl /*化行可點行可不將*/ )+i;i;l=i（ od fo(=0;jn;j+） （( )j+)+x（(*5、0+）jc_(*=）j+）+x（_+)）; elihw !（ ;)）i（(egdujl2: /序排小到大從值數(shù)函標目按點行可將* ）+i；1i；0=（f for（j=i+；jk；+） )+x（(f)）x（*（f(f )+1k;nk;01k（rof tprar=*(x+i）+1）； *（x+i)+1）=(（+)+k1)； （*;yraopet）k+)jx /*件條斂收求*/ ；0=artse for(;i

24、k；+) +x(（f-）+x（(f（+narse1)*（f(*(xi）-f（*(xk1); ;)niar)1-k（/0、1(trqnirter if（estaine) /*推斷收斂條件/ printf(n 求得約束最優(yōu)點為：（ '）； ）+i；ni；0（ro prif（'。5f '，（x+k)）; rint（）n 目標函數(shù)得最優(yōu)解為:。fn，f(（x+k1)； ；0 nter esl 3：心中得點頂個）1k（得外 x點壞最去除算計/ ）+i;ni；0=i（rof/ （i）=; )+i；ki;1=i(ro or(j=0;jn；j+） (* ;）j）i+x（(*=+)j+c

25、_x )+i；ni;=i（ro （* ;k=/)i+c_x refect=、； l4： /點射反求 )+i；ni;0=i（rof (* ；）)i+x*（)+c_x(*(*tefer+)i+c_(=）i+_x )）r_x(egduj?。╢i ;5、0tclfer ;4l otog fi esle （ ）)x*（f）r_x（f fo（i0；i；+） *（+i)（x_r+)； go l2； )1-e1=elfer（fi esl ;）i)+（(*）i+x（* )+i；ni;0=i（rf ;3l g esle ；5、0tcef ;l otog doule *pply(n o，i col） /*申請矩陣空

26、間/ ； tn ；）lbuod(fozs，lo*wor（colac)*elbod（=x elbuod ouble *y(duble *）callo(row,szo(dble *)）； f(! | ！y） prtf('內(nèi)存安排失敗!'）； et(1); ）+i;wi;i(rof（ ; nrter ；o+x=）i+y dobl f(double ） /目標函數(shù)*/ rtrn (*x5)*(*x)+4*(*(x+1)6）*（(+1)）; ouble g（doble *x) /約束函數(shù)* dobe p=（dole *)clloc(3，sieof(doubl）; ）p!(fi ；）

27、9;！敗失配分存內(nèi)'（tnrp ;）1（tixe =64(*x)(*x）(+1）)（*（x+1)）； *(p+1)=*（1)x10; ( ；01x*=)2+p return p； bool jude（double x) /*可行點得推斷*/ in i； oule p=（dubl *)calloc（，izeo(duble）; p=g(）； for（=0；i+） fi （*(pi)0） break； if（i=3） retu true； ele run lse; 、 外點懲處函數(shù)法 6、 、1 解題思路:外點法就是從可行域得外部構(gòu)造一個點序列去靠近原約束問題得最優(yōu)解。外點法可以用來求解含不

28、等式與等式約束得優(yōu)化問題。外點懲處函數(shù)得形式為： 6 、 流程框圖: : 2 21 1( , ) ( ) max0, ( ) ( )m li ji jr f r g r h f= = + +å åx x x x 6 、3 題目: 求函數(shù) f（）=(x15)(x1-5）+4*(x2)(x2-)得最優(yōu)點，約束條件:1(x)=4-1x-x20;g(x)=2-x1100；g（）=x0;收斂精度=0、001; 6 、4 源程序代碼及結(jié)果 ： #include sto、h ncluostre、h #incudmt、 dobe lamta0=0， 1、0 ， , ,0 ， ,0 ，0 ，

29、0 ，1;/鮑威爾方法初始化方向,線性無關 dube lama13=0， 0 ， ;/暫存新得搜尋方向 ouble x14=0, 0 ,0, 0 ;/x到 x3 用于存儲各共軛方向得點 ouble x240， ,0， 0 ； double 340, 0 ，0, 0 ； ubl x44=， 0 ,0， ;/用于中間推斷 doubl x40， ,0， 0 ；/x5 用存放于更換方向后產(chǎn)生得新點 int =0;/標志 dble x_=0， 0， ， ;/暫存鮑威爾最優(yōu)解 duble x40， , 2 , 2;/初值 duble c=0;/遞減系數(shù) ouble e0、001；/精度掌握 doub =1

30、；/初始懲處因子 duble r; /函數(shù)聲明部分 vod powell（doubl r）； /鮑威爾方法函數(shù) double y（double x1，ole ,doubl 3，doul r); /待求函數(shù) doule seach(le x）； 一維搜尋得目標函數(shù) id search（ble a,oule b,doubl ）； /區(qū)間搜尋 dubl yllcut(obl ，double b）; /黃金分割 vo sot（dole p,nt size)；/選擇法排序 vid main（） /約束優(yōu)化方法主函數(shù)入口 cot'請輸入精度'end； cine； chngya：well（）

31、; doube cpae4； n fla1=0; for （int i=1;i=3；+） cmar=xii; if （fab（cmarei)e） fla1+； if （lag1=3） prit('=l x2=lfn,1,x_2); / ot最優(yōu)解為：x1='x_' 'x2_2 x3=x_endl ; cut最小值為fy（x_1，x_，3,r)ndl； ese o (nt j=；j=3;j+） x0jx_; ； goto hanga; /子函數(shù)定義部分 double fy(doble x1，oube x2，oue x3，doble r)/待求函數(shù) double ，

32、,； =（64x1x1-x*x2）0)?（6-x1*xx2*x2）:0； n=（x-x1-10)0)？(x2-x1-1）：； =（1-0)0)?（x110):0； run /懲處函數(shù) (x1-5）(x1)+4*(x-6)(x26）+(mn*n+p）+（x3*x3）; owl(dule r） /鮑威爾方法函數(shù)定義 ouble d=、001； /迭代精度 int k； my1： or （k=1;k=3;k+） m3*k2; double a=0,b=，xo0； serch(a，b,）； /完成區(qū)間搜尋 dole tep； emyellwcut(a，b）;/黃金分割法 nt n=3k-2； fr （

33、nt i=1；i3;i+） sic （) cse 1:x1ixi+emp*lamtan+；brea; cse 2：x2i=1i+empamtan+；break； cse 3:x3ix2i+elamta+；break; defat :break; dobl mp； nt ag=; fr (i i=1；=3；+） cmp=x3i-0i; （fas（mpi)et） flg+; if （fag=) /找到最優(yōu)解 x_1=31; x_2=3; x_3=x33; els dob f4; fy0=xy(，x2,03,r)； y1=xy(x11，13，r）； f2fxy（x,2，23,r）; fy=fy(31

34、,x32，x33，r）； oule fyy3; fo （int ii=0；i3;i) fyyii=fyifyii+1; sort（fyy，3); for (ii1；ii=3;ii+） 4ii=2x3ix0ii； uble 0，f3,4； 0=f0； 3fy3; f4=fxy(,2，x,r）; f （0+42*f3）/2=fyy2） （ff4） fo （i t=1；t=;t+) 0=x3t； els for (nt ;t=3;+） x0=x4； goto my1； els or （nt t=0；t;t+) lamat=x3t-xt+1; m=0； /switc 標志！ ouble aa=,bb=0; sech（aa，bb,1）； dube temp1; temp1=yellct(aa，bb)； fo （nt i=;i3；i+） x5i=xi+em1lata-； for (i=1;i=3;i+) xi=x5i； for （i=1；i=6;i+） amtai=lamtai+; for (=1;i3；+） mt6+i=lat11； got my； doubl search（ubl x） /一維搜尋得目標函數(shù) switc (） cse 1： rt fxy(1latam，x02+xamta