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1、第29卷第6期建筑技术开发Vol.29,No.62002年6月BuildingTechniqueDevelopmentJun.2002技术开发报道基于Matlab语言的结构优化设计1,212黄胜伟方维凤赵法起(11河海大学土木学院,南京210098;21山东农业大学土木学院,泰安271018)[摘要]简要介绍Matlab软件工具箱的特点和功能,对优化工具函数进行了分析,探索其在建筑结构优化设计中的应用。基于Matlab语言的结构优化设计具有语言简单、函数丰富、编程效率高、扩展能力强等特点,具有很好的应用前景,值
2、得推广。[关键词]Matlab;结构优化设计;非线性优化;半无限约束优化[中图分类号]TU318[文献标识码]A[文章编号]10012523X(2002)0620002203STRUCTURALENGINEERINGOPTIMIZATIONDESIGNBASEDONMATLABHUANGSheng2weiFANGWei2fengZHAOFa2qi[Abstract]ThispaperprestentsthecharacteristicsandfunctionsofMatlabtoolbox,analysesth
3、eoptimizationtoolboxfunctions,exploresitsapplicationintheareasofbuildingstructuraloptimizationdesign.Ithassimplelanguage,abundancefunctions,highpro2grammerefficiency,andstrongexpandability,soitisgoodforapplicationsandpopularize.[Keywords]Matlab;Structuralopt
4、imizationdesign;Nonlinearoptimization;Semi2infinite.1前言方便利用Matlab不断推出的工具箱来跟踪国外先进的计算Matlab是由美国Mathworks公司发布的面向科学计算、方法与数学模型。数据可视化以及交互式程序设计的高技术计算语言。到目结构优化设计研究涉及大量的数值计算,如Kuhn2Tuker前为止,它已发展成为国际上最优秀的科技应用软件之一。法求解具有不等式约束条件下的目标函数极小化问题、罚函它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化、非线性动态系统数法需
5、要求解一系列无约束极值问题来逐步逼近原问题的的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗最优解、在初步设计方案的基础上进行结构的有限元重分析环境之中,对复杂的问题,往往只需编写很短的代码,所以与等,这些方法采用传统的编程工具需要很长的程序代码,程Basic、Fortran、C等编程语言相比,Matlab语言的主要特点有:序的修改、调试及维护均十分困难。Matlab语言的出现为优1)编程效率高;2)用户使用方便;3)扩充能力强;4)语句简化设计的数值计算分析提供了一个很好的开发环境。所以单,内涵丰富;5)高
6、效方便的矩阵和数组运算;6)方便的绘将Matlab软件及其优化工具箱应用于结构优化设计中有十图功能。分重要的意义。Matlab语言有着丰富的工具箱,其内所含有的丰富的函本文简要介绍Matlab优化工具箱的函数功能,探索Mat2数库能使我们方便地处理诸如数据处理、偏微分方程、优化lab在结构优化设计中的应用。设计、系统辨识、信号处理等领域所遇到的问题。它将预先2Matlab中优化工具箱的应用打包的各专业先进理论与Matlab高科技计算环境灵活有机Matlab的优化工具箱提供了对各种优化问题的一个完地集成为一体,大
7、大拓宽了Matlab的适用范围。我们可以很整的解决方案。其内容涵盖线性规划、二次规划、非线性规划、最小二乘问题、非线性方程求解、多目标决策、最小最大收稿日期:2002-02-20[2]问题、以及半无限问题等的优化问题。其简洁的函数表作者简介:黄胜伟(1965～),男,安徽宿松人,硕士,毕业于合肥工业达、多种优化算法的任意选择、对算法参数的自由设置,可使大学。山东农业大学土木学院工作,副教授,现为河海大用户方便灵活地使用优化函数。下面仅简要叙述非线性约学博士研究生,水工结构专业,主要从事结构动力和优化分析研究。联
8、系地址:河海大学613信箱;邮编:210098;束优化问题和半无限优化问题的Matlab求解过程。电话:02523780514。211用Matlab语言来求解非线性约束优化问题2第29卷黄胜伟等:基于Matlab语言的结构优化设计第6期[3]非线性约束优化问题的一般描述为K(x,w)为半无限约束,通常w的长度2。目标函数:minf(x)(1)在Matlab优化工具箱中,可用Seminf
