機械優(yōu)化設計實驗

1、§1  綜合性編程的上機實驗一 實驗目的   無約束坐標輪換優(yōu)化方法調(diào)用一維最優(yōu)化方法，一維最優(yōu)化方法（0.618法）又調(diào)用區(qū)間搜索法(進退法)，綜合性編制程序的上機實驗。二 實驗內(nèi)容1、搜索區(qū)間的確定與區(qū)間消去法（進退法）原理（1）   方法概要    有了目標函數(shù)，確定了搜索方向，假設函數(shù)f（a）具有單谷性，確定極小點 a* 所在的區(qū)間a b： 在搜索方向上，選定初始點 a1，初始點步長 h0=0.01（經(jīng)驗，可調(diào)整），前進一步得a2點。 求出a1、a2對應的函數(shù)值y1、y2，比較對應點函數(shù)值，確定前進或后退。

2、  （2）程序框圖：3、一維搜索黃金分割法（0.618法）（1）基本思想前提：已通過進退法確定了符合函數(shù)值高低高規(guī)律的搜索區(qū)間a，b即，函數(shù)的極小點必在a，b內(nèi)。所以要調(diào)用搜索區(qū)間的進退法（2）程序框圖初始區(qū)間a，b，由進退法確定。     收斂精度(=10-4 10-5),      縮短率=0.618   計算a1 、 a2， f (a1)、 f (a2)，根據(jù)區(qū)間消去法原理縮短區(qū)間,進行區(qū)間名稱的代換，并保留區(qū)間中計算的一個新試驗點及函數(shù)值。檢查區(qū)間是否短到足夠小和函數(shù)值收斂到足

3、夠近。若條件不滿足，則返回到 若條件滿足，則取最后兩個試驗點的平均值作為極小點數(shù)值的近似解。4、多維無約束坐標輪換法（1）基本思想    把多維問題轉(zhuǎn)化為一系列一維搜索問題。沿設計變量的各個分量形成的坐標軸依次進行一維搜索（固定其它分量，僅對一個分量優(yōu)選，輪番搜索），即調(diào)用一維最優(yōu)化方法（0.618法），而一維最優(yōu)化方法（0.618法）又調(diào)用區(qū)間搜索法(進退法)。重復進行，直至找出滿足精度的極小點。（2）   程序框圖（3）具體要求  注意數(shù)組的應用，便于設計過程中沿各坐標軸迭代時的數(shù)據(jù)處理；  注意子程序和子函數(shù)

4、的調(diào)用，簡化設計過程，便于數(shù)據(jù)的計算機處理； 設計結果在界面上顯示，并進行數(shù)據(jù)分析。 寫出上機實驗報告§2 有約束優(yōu)化方法應用編制程序的上機實驗一、 實驗目的    使學生能用有約束優(yōu)化設計方法解決簡單工程問題的優(yōu)化設計，對所設計的問題建立數(shù)學模型，并確定設計變量、目標函數(shù)和約束條件；調(diào)用有約束問題的最優(yōu)化方法（懲罰函數(shù)法）編制程序，進而在計算機上求解并對優(yōu)化的計算結果進行正確的分析和處理。二、 實驗內(nèi)容1、對簡單工程問題的優(yōu)化設計問題建立數(shù)學模型問題由老師指定；2、懲罰函數(shù)法懲罰函數(shù)法是一種使用很廣泛、很有效的間接解法。它的基本原理是將約束優(yōu)化問題中的

5、不等式和等式約束函數(shù)經(jīng)過加權轉(zhuǎn)化后，和原來目標函數(shù)結合，形成新的目標函數(shù)懲罰函數(shù)   求解該目標函數(shù)的無約束極小值，以期得到原問題的約束最優(yōu)解。為此，按一定的法則，改變加權因子1和2的值，構成一系列的無約束優(yōu)化問題，求得一系列的無約束最優(yōu)解，并不斷地逼近原約束優(yōu)化問題的最優(yōu)解。懲罰函數(shù)法又稱序列無約束極小化方法。3、內(nèi)點法計算步驟 選取可行的初始點 x0 ，懲罰因子的初值r0 ，懲罰因子的縮減系數(shù) c  及收斂精度 1、2   ；令迭代次數(shù) k=0 ； 構造懲罰函數(shù)（x，），選擇適當?shù)臒o約束優(yōu)化方法，求（x，）的無約束極值，得X*（ ）點；&#

6、160;                                        用收斂條件判別式判別是否收斂，滿足，迭代終止；否則，令 C=0.10.7， 轉(zhuǎn)。框圖如下：4、具體要求軟件界面設計，編制菜單調(diào)用設計命令。界面是整個軟件的入口，應按照基本設計要求，設計出人機友好的界面，并具備健壯性； 注意數(shù)組的應用，便于設計過程中沿各坐標軸迭代時的數(shù)據(jù)處理； 注意子程序和子函數(shù)的調(diào)用，簡化設計過程，便于數(shù)據(jù)的計算機處理； 設計結果