機(jī)械優(yōu)化設(shè)計實(shí)驗(yàn)

1、§ 1綜合性編程的上機(jī)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康臒o約束坐標(biāo)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(jìn)退法），綜合性編制程序的上機(jī)實(shí)驗(yàn)。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、搜索區(qū)間的確定與區(qū)間消去法（進(jìn)退法）原理（1）方法概要有了目標(biāo)函數(shù)，確定了搜索方向，假設(shè)函數(shù)f（a具有單谷性，確定極小點(diǎn)a*所 在的區(qū)間a b: 在搜索方向上，選定初始點(diǎn)a 1，初始點(diǎn)步長h 0=0.01 （經(jīng)驗(yàn)，可調(diào)整），前進(jìn)一步得 a2點(diǎn)。 求出a1、a2對應(yīng)的函數(shù)值浙以，比較對應(yīng)點(diǎn)函數(shù)值，確定前進(jìn)或后退。（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(jìn)退法確定了符合函數(shù)

2、值高低高規(guī)律的搜索區(qū)間a , b即，函數(shù)的極小點(diǎn)必在a，b內(nèi)。所以要調(diào)用搜索區(qū)間的進(jìn)退法(2)程序框圖ED”一/( al>|U tl11-莫他二心)& 口工空1-2 -片工 初始區(qū)間a，b，由進(jìn)退法確定。收斂精度 & ( & =10-4 10-5),縮短率入=0.618計算 ai、a2, f (a i)、f (a 2), 根據(jù)區(qū)間消去法原理縮短區(qū)間，進(jìn)行區(qū)間名稱的代換，并保留區(qū)間中計算的一個新試 驗(yàn)點(diǎn)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(yàn)點(diǎn)的平均值作為極小點(diǎn)數(shù)值的近似解。4、多維無約束坐標(biāo)輪換法

3、（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(shè)計變量的各個分量形成的坐標(biāo)軸依 次進(jìn)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(jìn)退法）。重復(fù)進(jìn) 行，直至找出滿足精度的極小點(diǎn)。坐標(biāo)輪換法f (jc) =x 11 -1 fl *)c2+60(3) 具體要求 注意數(shù)組的應(yīng)用，便于設(shè)計過程中沿各坐標(biāo)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(shè)計過程，便于數(shù)據(jù)的計算機(jī)處理; 設(shè)計結(jié)果在界面上顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。 寫出上機(jī)實(shí)驗(yàn)報告§ 2有約束優(yōu)化方法應(yīng)用編制程序的上機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)

4、驗(yàn)?zāi)康氖箤W(xué)生能用有約束優(yōu)化設(shè)計方法解決簡單工程問題的優(yōu)化設(shè)計，對所設(shè)計的問題建立數(shù)學(xué)模型，并確定設(shè)計變量、目標(biāo)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(jìn)而在計算機(jī)上求解并對優(yōu)化的計算結(jié)果進(jìn)行正確的分析和 處理。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、對簡單工程問題的優(yōu)化設(shè)計問題建立數(shù)學(xué)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)化問題中的不等式和等式約束函數(shù)經(jīng)過加權(quán)轉(zhuǎn)化后，和原來目標(biāo)函數(shù)結(jié)合，形成新的目標(biāo)函數(shù)懲罰函數(shù).J-lA1求解該目標(biāo)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(quán)因子丫 1和丫2的值，構(gòu)成

5、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(diǎn)法計算步驟 選取可行的初始點(diǎn)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(gòu)造懲罰函數(shù)© （x, 丫），選擇適當(dāng)?shù)臒o約束優(yōu)化方法，求 ©（x，丫）的無約束 極值，得X* （ 丫）點(diǎn)； 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:C開的J)Mi尸3求r* )ZI (.卓；蟲4、具體要求 軟件界面設(shè)計，編制菜單調(diào)用設(shè)計命令。并具備健壯性;界面是整個軟件的入口，應(yīng)按照基本設(shè)計要求，設(shè)計出人機(jī)友好的界面, 注意數(shù)組的應(yīng)用，便于設(shè)計過程中沿各坐標(biāo)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(shè)計過程，便于數(shù)據(jù)的計算機(jī)處理； 設(shè)計結(jié)果在界面上顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。 寫出上機(jī)實(shí)驗(yàn)報告5、示例.ICI x懲罰函數(shù)法B 標(biāo)函#t： r（x）-xlA2+x2A2約束備件：l-x1 <0極值點(diǎn)X：1. OG