机械优化设计大纲

《机械优化设计大纲》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、《机械优化设计》教学大纲本教学大纲适用于矿山机电三年制高职学生，总学时30学时，理论学时30。考核方式为考查。一、课程性质、目的和任务(一)课程性质、目的机械优化设计是在电子计算机广泛应用的基础上发展起来的一门先进技术。它是根据最优化原理和方法，以电子计算机为计算工具，寻求最优设计参数的一种现代设计方法。(二)课程任务该课程的主要目的和任务在于培养学生：①了解和基本掌握机械优化设计的基本知识②扩大视野，并初步具有应用机械优化设计的基本理论和基本方法解决简单工程实际问题的素质。二、课程教学的基本要求优化设计是60年代以来发展起来的一门新学科，它是将最优化方法和计算机技术

2、结合、应用于设计领域而产生的一种现代设计方法。利用优化设计方法可以从众多的设计方案中寻找最佳方案，加快设计过程，缩短设计周期，从而大大提高设计效率和质量。优化设计方法目前已经在机械工程、结构工程、控制工程、交通工程和经济管理等领域得到广泛应用。在机械设计中采用最优化方法，可以加速产品的研发过程，提高产品质量，降低成本，从而达到增加经济效益的目的。学生通过学习《机械优化设计》课程，可以掌握优化设计的基本原理和方法，熟悉建立最优化问题数学模型的基本过程，初步具备对工程中的优化设计问题进行建模、编程和计算的应用能力，为以后从事有关的工程技术工作和科学研究工作打下一定的基础。

3、三、课程的教学内容第1讲优化设计概述5优化设计是现代设计方法的重要内容之一。它以数学规划论为理论基础，以电子计算机为工具，在充分考虑多种设计约束的前提下，寻求满足某项预定目标的最佳设计方案的一种设计方法。第2讲优化设计的数学模型优化数学模型是对实际问题的数学描述和概括，是进行优化设计的基础。因此，根据设计问题的具体要求和条件建立完备的数学模型是关系优化设计成败的关键。第3讲黄金分割法通过比较单峰区间内两个插点的函数值，不断舍弃单峰区间的左端或右端一部分，使区间按照固定区间缩短率（缩小后的新区间与原区间长度之比）逐步缩短，直到极小点所在的区间缩短到给定的误差范围内，而得

4、到近似最优解第4讲二次插值法在给定的单峰区间中，利用目标函数上的三个点来构造一个二次插值函数，以近似地表达原目标函数，并求这个插值函数的极小点近似作为原目标函数的极小点。该法是以目标函数的二次插值函数的极小点作为新的中间插入点，进行区间缩小的一维搜索方法。第5讲多维无约束优化方法多维无约束优化方法是优化技术中最重要和最基本的内容之一。它不仅可以直接用来求解无约束优化问题，在一定条件下，对于约束优化问题则通过对约束条件的适当处理，可转化为无约束优化问题来进行求解。因而，无约束优化方法在工程优化设计中有着十分重要的作用。第6讲线性规划目标函数和约束函数都是线性函数的优化问

5、题，称为线性规划或线性优化问题。线性规划是约束优化问题中最简单的一种。目前，线性规划的理论较为成熟，它在工程管理和经济管理中应用十分广泛。线性规划算法也是构成非线性约束优化方法的一种基本算法。第7讲可行方向法在约束的可行域内直接搜索出它的约束最优解。第8讲复合行法5复合形法的迭代过程，就是通过对复合形各顶点的函数值计算与比较，反复进行点的映射与复合形的收缩，使之逐步逼近约束最优解。第9讲惩罚函数法该算法的基本思想：是将约束优化问题的改造成为一系列无约束优化问题来求解，逐步逼近于目标函数的最优值。第10讲多目标优化法多目标优化优化方法是优化算法中的重要内容。在机械与工程

6、优化设计中，存在许多的多目标优化设计问题。对于这类优化问题的求解就必须借助多目标优化方法来进行。因此，就必须掌握多目标优化方法的原理和应用。第11讲工程遗传算法该算法主要借用生物进化中“适者生存”的规律，即最适合自然环境的群体往往产生更多的后代群体。作为一种新的全局优化搜索方法，遗传算法通过计算机模拟实现生物进化的群体竞争、自然选择、基因遗传与变异等特征，已被广泛应用于复杂工程优化问题的求解。第12讲模糊优化设计法模糊优化设计包括建立模糊优化数学模型和应用计算机优化程序求解其最优解两方面内容。如何从实际工程问题中抽象出正确的数学模型，是工程模糊优化设计的关键之一。第1

7、3讲可靠优化设计法可靠性优化设计方法是建立在近代数学概率论与优化方法和计算机现代计算技术的基础上，成为解决复杂工程设计问题的一种有效方法，也是工程优化设计发展出的一种新方法。第14讲机械与工程优化设计应用策略通过机械与工程优化设计数学模型的构建和优化设计问题的应用实例，说明建立和求解优化数学模型的基本步骤和方法问题。第15讲复习四、课程教学环节要求：（一）本课程以讲授为主；（二）教学辅导材料：教材及优秀辅导材料。（三）作业方面要求：5书面作业：通过作业对当堂课程的知识加以巩固；（四）考核方式：考查。1、平时成绩：30分，包括出勤与书面作业及期中考试成