机械优化设计论文1.doc

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1、机械优化设计机械优化设计程序设计组员:完成时间：2013年5月12日-35-机械优化设计目录：1.1进退法-3-1.1.1进退法的原理和流程图-3-1.1.2进退法程序代码-4-1.1.3程序的调试及运行结果-5-1.2黄金分割-5-1.2.1黄金分割法的原理和流程图-5-1.2.2黄金分割法的程序代码-6-1.2.3程序的调试及运行结果-7-1.3二次插值-8-1.3.1二次插值确定搜索区间的原理和流程图-8-1.3.2二次插值的程序代码-8-1.3.3程序的调试及运行结果-9-1.4牛顿型法-10-1.4.1牛顿型法的求极值的原理及其流程图-10-1.4.

2、2牛顿型法的程序代码-11-1.4.3程序的调试及运行结果-13-1.5鲍威尔法-14-1.5.1鲍威尔法的流程图-14-1.5.2鲍威尔法的程序代码-15-1.5.3程序的调试及运行结果-17-1.6复合型法-17-1.6.1复合型法的求极值的原理及其流程图-17-1.6.2复合型法的程序代码-19-1.6.3程序的调试及运行结果-22-1.7内点惩罚函数法-22-1.7.1内点惩罚函数法的求极值的原理及其流程图-22-1.7.2内点惩罚函数法的程序代码-23-1.7.3程序的调试及运行结果-25-2.1圆柱齿轮减速器的优化计算-25-2.1.1圆柱齿轮减速

3、器优化问题的背景-25--35-机械优化设计2.1.2圆柱齿轮减速器的优化设计-26-2.1.2.1目标函数的确定-26-2.1.2.2约束条件的确定-27-2.1.3求解优化问题的程序代码-31-2.1.4程序的调试及运行结果-32-3.1体会及建议-33-附录-34-（1）fmincon函数-34--35-机械优化设计1.1进退法1.1.1进退法的原理和流程图进退法是用来确定搜索区间（包含极小值点的区间）的算法，其理论依据是：为单谷函数（只有一个极值点），且为其极小值点的一个搜索区间，对于任意，如果图1-1进退法程序框图，则为极小值的搜索区间，如果，则为极

4、小值的搜索区间。不断重复即可得到所需的区间。-35-机械优化设计1.1.2进退法程序代码h=input('请输入步长的值:');a1=input('请输入a1的值:');y1=xsf(a1);a2=h;y2=xsf(a2);ify2>y1h=-h;a3=a1;y3=y1;a1=a2;y1=y2;a2=a3;y2=y3;enda3=a2+2*h;y3=xsf(a3);whiley2>y3h=2*h;a1=a2;y1=y2;a2=a3;y2=y3;a3=a2+2*h;y3=xsf(a3);enda1a2a3y1y2y3子程序：functiony=xsf(a)y=a

5、^4-a^2-2*a+5;-35-机械优化设计1.1.3程序的调试及运行结果在进退法确定根所在的区间里面，我们所取的算例是y=a^4-a^2-2*a+5，并且取初始值a0=0，h=0.1。程序运行后可得到根所在的区间为（0.3,1.5）。与所给的算例的跟区间一致。图1-2.进退法确定根所在的区间的程序运行结果1.2黄金分割1.2.1黄金分割法的原理和流程图黄金分割法是建立在区间消去法原理的基础上的试探方法，即在搜索区间[a，b]内适当插入两点、、并计算其函数值。、将区间分成三段。应用函数单谷性质，通过函数值大小的比较，删去其中一段，使搜索区间得以缩短。然后再在

6、保留下来的区间上作同样的处置，如此迭代下去，使搜索区间无限缩小，从而得到极小点的数值近似解。-35-机械优化设计1.2.2黄金分割法的程序代码a=input('请输入a的值：')b=input('请输入b的值：')e=input('请输入e的值：')symss,a,b,ii=1;h=0.618;a1=b-h*(b-a);y1=hjfg(a1);a2=a+h*(b-a);y2=hjfg(a2);whilei==1switchy1>y2case1a=a1;a1=a2;y1=y2;a2=a+h*(b-a);y2=hjfg(a2);ifabs((y2-y1)/y2)<

7、ei=0endcase0图1-3黄金分割法程序框图b=a2;a2=a1;y2=y1;a1=b-h*(b-a);y1=hjfg(a1);ifabs((y2-y1)/y2)

8、结果基本一致。本程序所取得精度比较低。