混凝土面板堆石壩結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計

本書在介紹國內(nèi)外混凝土面板堆石壩的發(fā)展以及設(shè)計研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，重點闡述了混凝土面板堆石壩確定性結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計的理論和方法、位移反分析及信息化施工預(yù)報的方法、不確定性穩(wěn)定分析和不確定性優(yōu)化設(shè)計的理論和方法，并進行了工程實例的分析和研究。

本書可供從事水利水電工程設(shè)計、施工和運行管理的工程技術(shù)人員參考，也可作為高等學(xué)校水利、土木、工程力學(xué)等專業(yè)本科生、研究生的教學(xué)參考書。

前言

第一章 緒論

第一節(jié) 國內(nèi)外混凝土面板堆石壩的發(fā)展

第二節(jié) 混凝土面板堆石壩的設(shè)計研究現(xiàn)狀

第三節(jié) 技術(shù)路線與主要內(nèi)容

第二章 混凝土面板堆石壩確定性分析與優(yōu)化設(shè)計

第一節(jié) 混凝土面板堆石壩的穩(wěn)定分析

第二節(jié) 混凝土面板堆石壩的有限元分析

第三節(jié) 混凝土面板堆石壩的優(yōu)化設(shè)計

第四節(jié) 梅溪混凝土面板堆石壩區(qū)間優(yōu)化設(shè)計

第五節(jié) 小結(jié)

第三章 混凝土面板堆石壩反分析及信息化預(yù)報

第一節(jié) 混凝土面板堆石壩材料參數(shù)的敏感性分析

第二節(jié) 混凝土面板堆石壩的位移反分析與信息化施工

第三節(jié) 成屏混凝土面板堆石壩的反分析及信息化預(yù)報

第四節(jié) 小結(jié)

第四章 混凝土面板堆石壩不確定性穩(wěn)定分析

第一節(jié) 混凝土面板堆石壩設(shè)計中的不確定性因素

第二節(jié) 廣義可靠度的概念

第三節(jié) 結(jié)構(gòu)的可靠度

第四節(jié) 結(jié)構(gòu)的模糊隨機可靠度

第五節(jié) 混凝土面板堆石壩穩(wěn)定模糊隨機可靠性分析

第六節(jié) 加速遺傳算法尋找最小可靠指標

第七節(jié) 成屏混凝土面板堆石壩不確定性穩(wěn)定分析

第八節(jié) 小結(jié)

第五章 混凝土面板堆石壩不確定性優(yōu)化設(shè)計

第一節(jié) 普通模糊約束的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

第二節(jié) 模糊荷載作用下的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

第三節(jié) 混凝土面板堆石壩廣義模糊優(yōu)化設(shè)計

第四節(jié) 成屏混凝土面板堆石壩不確定性優(yōu)化設(shè)計

第五節(jié) 小結(jié)

第六章 總結(jié)與展望

第一節(jié) 總結(jié)

第二節(jié) 展望

主要參考文獻2100433B

蔡新，博士，南京水利科學(xué)研究院教授級高級工程師。河海大學(xué)教授，江蘇省地震學(xué)學(xué)會理事，江蘇省注冊咨詢專家，江蘇省“333新世紀科學(xué)技術(shù)帶頭人培養(yǎng)工程”培養(yǎng)對象。

從事高等教育和科學(xué)研究20年。撰寫教學(xué)研究論文10余篇，主講過《工程力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》、《結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計》、《現(xiàn)代設(shè)計方法》等本科生、碩士生、博士生課程。多次獲全國、江蘇省、河海大學(xué)講課競賽獎，獲河海大學(xué)優(yōu)秀青年骨干教師稱號。先后負責(zé)和為主參加國家攻關(guān)、基金、橫向科研及設(shè)計、施工、監(jiān)理項目50多項，主要從事復(fù)雜土木、水利工程結(jié)構(gòu)（包括水庫大壩、水閘、船閘、碼頭、邊坡、洞室、橋梁、房屋、堤防等）的現(xiàn)代設(shè)計理論與方法應(yīng)用研究。

編寫科研報告近40篇，公開發(fā)表論文50余篇，參與編撰著作和教材10本。獲交通部科技進步一等獎1項，電力工業(yè)部科技進步二等獎1項，河海大學(xué)科技進步一等獎1項，河海大學(xué)優(yōu)秀教材一等獎1項，國家教委，江蘇省、南京市論文獎、教學(xué)獎多次，已獨立指導(dǎo)碩士生8名，協(xié)助指導(dǎo)碩士生，博士生10名。

歷任河海大學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與CAD研究室主任、工程力學(xué)學(xué)研究所副所長，工程力學(xué)學(xué)科主任、土木工程學(xué)院副院長、國家工科力學(xué)教學(xué)基地領(lǐng)導(dǎo)小組副組長、全國中文核心期刊《地震工程與工程振動》副主編，南京水利科學(xué)研究院江蘇南水土建工程公司總經(jīng)理，材料結(jié)構(gòu)研究所副所長等職。

本書在結(jié)合合肥工業(yè)大學(xué)機械結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計科學(xué)研究成果（如大型有限元分析程序DYFIN的調(diào)試和開發(fā)、結(jié)構(gòu)多級優(yōu)化、布局優(yōu)化、機械結(jié)構(gòu)理想設(shè)計、機械結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化等）的基礎(chǔ)上，盡可能地將有關(guān)研究成果以工程應(yīng)用實例的形式融入教材，傳遞最新科研信息。全書主要分為結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計兩部分。結(jié)構(gòu)分析部分系統(tǒng)介紹彈性力學(xué)基礎(chǔ)（基本量、平面問題的基本方程與解析解法、虛功原理等）、有限元分析原理及應(yīng)用、多物理場耦合問題及協(xié)同仿真等內(nèi)容。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計部分簡單介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般過程、層次，重點介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，如力學(xué)準則法、數(shù)學(xué)規(guī)劃法、布局優(yōu)化等。書后附參考文獻以及二次正交回歸優(yōu)化方法程序使用說明。

《機械結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計》無意系統(tǒng)全面地講授結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)知識，而是將結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、有限元方法中的相關(guān)知識串在一起：從結(jié)構(gòu)力學(xué)中的力法、位移法，到彈性力學(xué)中的按應(yīng)力求解、按位移求解，再到有限元方法，虛功原理始終貫穿其中，展現(xiàn)了結(jié)構(gòu)分析過程中科學(xué)思路的繼承和發(fā)展歷程。同時，《機械結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計》介紹了多物理場耦合仿真以及布局優(yōu)化的基本理論和方法，希望對從事結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計的機械工程專業(yè)研究生和工程技術(shù)人員有所裨益。

概述

第一部分 結(jié)構(gòu)分析

第1章 結(jié)構(gòu)力學(xué)

1-1 自由度和幾何不變體系

1-2 靜定結(jié)構(gòu)的分析計算及虛功原理

1-3 超靜定結(jié)構(gòu)的分析計算：力法和位移法

思考與練習(xí)

第2章 彈性力學(xué)基礎(chǔ)

2-1 彈性力學(xué)中的基本量

2-2 平面應(yīng)力問題與平面應(yīng)變問題

2-3 彈性力學(xué)平面問題的基本方程與邊界條件（set 1）

2-4 彈性力學(xué)平面問題的解析解法

2-5 虛功原理

思考與練習(xí)

第3章 有限單元法

3-1 有限單元法的基本思想

3-2 結(jié)構(gòu)離散化——單元劃分

3-3 位移模式

3-4 有限元法基本計算公式

3-5 各種平面單元分析

3-6 應(yīng)用實例——基于LS-DYNA的電動汽車正面碰撞仿真研究

思考與練習(xí)

第4章 多物理場耦合仿真

4-1 偏微分方程組的有限元數(shù)值解法

4-2 多物理場耦合問題的定義

4-3 多物理場耦合問題的分類

4-4 常見物理場的控制微分方程（組）

4-5 常見物理場的耦合方程

4-6 耦合場的協(xié)同仿真

第二部分 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

第5章 力學(xué)準則法

5-1 滿應(yīng)力準則和應(yīng)力比法

5-2 滿位移設(shè)計

5-3 能量準則

思考與練習(xí)

第6章 數(shù)學(xué)規(guī)劃法

6-1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的簡化處理

6-2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的梯度計算——靈敏度（感度）分析

6-3 二次正交回歸優(yōu)化設(shè)計方法

思考與練習(xí)

第7章 布局優(yōu)化

7-1 布局優(yōu)化發(fā)展歷史概況

7-2 Maxwell定理

7-3 逆靜力學(xué)法（理想狀態(tài)空間法）

7-4 其他布局優(yōu)化方法

7-5 應(yīng)用實例——重型卡車平衡軸支架的拓撲優(yōu)化設(shè)計

思考與練習(xí)

參考文獻 2100433B

書名：工程優(yōu)化設(shè)計與MATLAB實現(xiàn)（修訂版）

書號：9787302266082

作者：張永恒等

定價：34元

出版日期：2011-9-5

出版社：清華大學(xué)出版社

內(nèi)容簡介

本書以工程實例為背景，以MATLAB語言為工具，較全面地介紹了優(yōu)化設(shè)計的理論及應(yīng)用。本書主要內(nèi)容包括：優(yōu)化設(shè)計基本模型；優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識；一維搜索方法；無約束優(yōu)化問題、有約束優(yōu)化問題的經(jīng)典算法；啟發(fā)式優(yōu)化算法，包括蟻群優(yōu)化、粒子群優(yōu)化算法、遺傳算法、模擬退火算法、禁忌算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法；MATLAB優(yōu)化工具箱函數(shù)及應(yīng)用；優(yōu)化算法工程應(yīng)用實例及MATLAB基礎(chǔ)知識。書中配有完整的MATLAB程序。本書可作為高等工科院校有關(guān)專業(yè)優(yōu)化設(shè)計方面課程的教材和教學(xué)參考書，也可供有關(guān)專業(yè)的師生和工程技術(shù)人員參考。

前言

優(yōu)化設(shè)計是一門古老而新興的理論，既有著很強的應(yīng)用背景，又有著堅實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。它的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)可以追溯到牛頓（Newton,1642-1727) 、萊布尼茨（W.Leibniz,1646-1716）創(chuàng)立的微積分理論。優(yōu)化設(shè)計與運籌學(xué)有著密切的聯(lián)系，前者是后者在非線性規(guī)劃方向的延伸和發(fā)展。優(yōu)化設(shè)計主要研究連續(xù)函數(shù)在有約束和無約束條件下單目標函數(shù)或多目標函數(shù)的最優(yōu)值問題，而運籌學(xué)主要研究經(jīng)濟活動和軍事活動中能用數(shù)量來表達的有關(guān)策劃、管理方面的問題。隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展，運籌學(xué)已滲入到多個領(lǐng)域，其本身也在不斷發(fā)展，包含了多個數(shù)學(xué)分支，如數(shù)學(xué)規(guī)劃（又包含線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、組合規(guī)劃等）、圖論、網(wǎng)絡(luò)流、決策分析、排隊論、可靠性數(shù)學(xué)理論、庫存論、對策論、搜索論、模擬等。在運籌學(xué)方面，我國著名科學(xué)家錢學(xué)森、許國志、數(shù)學(xué)家華羅庚等作出了重要貢獻。1956年錢學(xué)森和許國志共同創(chuàng)建了中國第一個運籌學(xué)研究組織。從20世紀60年代開始，華羅庚持續(xù)近20年在全國范圍內(nèi)推廣優(yōu)選法和統(tǒng)籌法，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。其中優(yōu)選法采用的黃金分割搜索方法也是優(yōu)化設(shè)計中一維搜索常用的一種方法。各種啟發(fā)式（heuristic）算法或智能算法，如遺傳算法、蟻群算法、粒子群算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等不但能解決連續(xù)函數(shù)的優(yōu)化問題，也能解決離散函數(shù)的優(yōu)化問題，它們將優(yōu)化設(shè)計與運籌學(xué)緊密結(jié)合起來。

廣義來說優(yōu)化設(shè)計采用的方法是搜索的方法，傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法主要采用線搜索方法，而啟發(fā)式優(yōu)化方法采用多方位的隨機搜索方法。對非線性函數(shù)來說，在極值點附近可以用二次函數(shù)來逼近，若存在極小值，則極值點附近的函數(shù)值均大于極值點處的函數(shù)值。求連續(xù)函數(shù)極值的問題，一部分人可能會想到用求導(dǎo)數(shù)的方法來解決，另一部分人可能不采用求導(dǎo)數(shù)的方法，而直接用比較的方法來確定搜索區(qū)間和極小值。與求導(dǎo)數(shù)的方法相比，直接搜索法是優(yōu)化設(shè)計中更基礎(chǔ)的方法。從優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型來分，優(yōu)化設(shè)計問題可分為有約束的優(yōu)化問題和無約束的優(yōu)化設(shè)計問題；而從求解方法來分，優(yōu)化設(shè)計方法可分為基于導(dǎo)數(shù)的方法和直接搜索方法。隨機方向法、復(fù)合型法、鮑威爾法、可行方向法均屬于直接搜索法，值得注意的是遺傳算法、蟻群算法、粒子群算法等啟發(fā)式算法均含有隨機方向法的基本內(nèi)涵。

優(yōu)化設(shè)計廣泛應(yīng)用于航空、汽車、化工、電力、建筑、機械制造等眾多領(lǐng)域，由于優(yōu)化問題的多樣性，相應(yīng)出現(xiàn)了多種優(yōu)化設(shè)計方法，每一種方法都有其自身的特點和適用范圍，在實際應(yīng)用中，特別對于大型優(yōu)化設(shè)計問題，不應(yīng)以一次計算結(jié)果或一種方法得出的結(jié)果作為最終的最優(yōu)結(jié)果。

優(yōu)化設(shè)計是以工程設(shè)計問題為背景，將最優(yōu)化原理與計算技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。不論是從學(xué)習(xí)的角度還是從應(yīng)用的角度，實踐都是非常重要的，實踐既是學(xué)習(xí)的終點又是學(xué)習(xí)的起點。本書特別強調(diào)理論與實踐的結(jié)合。實踐包括多個方面，最基本的是通過簡單的例子用手工演算來驗證算法，然后是通過編程利用計算機實現(xiàn)和驗證優(yōu)化算法，最后是針對工程設(shè)計問題建立優(yōu)化設(shè)計模型，選擇合適的優(yōu)化算法解決設(shè)計問題。MATLAB不但是實現(xiàn)數(shù)值計算的計算機高級語言，同時也是解決多種工程和數(shù)學(xué)問題的仿真軟件。本書以MATLAB語言作為程序設(shè)計語言和實踐環(huán)境，針對每一種算法編寫了學(xué)習(xí)程序，方便讀者學(xué)習(xí)。這些程序主要為驗證優(yōu)化算法而設(shè)計，讀者可以以此為基礎(chǔ)編寫自己的程序。MATLAB本身包含有命令格式和GUI格式的優(yōu)化工具箱，并隨著版本的升級不斷加入新的優(yōu)化算法。本書第11章簡要介紹了MATLAB優(yōu)化工具箱命令格式的各種優(yōu)化函數(shù)，優(yōu)化工具箱函數(shù)為實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計提供了極大的方便，但從學(xué)習(xí)的角度來說，應(yīng)盡可能自己編程以便深刻領(lǐng)會和掌握所學(xué)的優(yōu)化算法。

本書修訂版保持了原書的內(nèi)容，對部分內(nèi)容作了修訂，完善了各章習(xí)題。本書配有電子教案，需要者可與清華大學(xué)出版社聯(lián)系。

本書由張永恒主編并統(tǒng)稿，蔡慧林、褚衍東審閱，何瑋、馬斌、朱凌云（蘭州交通大學(xué)）、嚴軍（西北師范大學(xué)）參加編寫。第1章、第12.1~12.3節(jié)由張永恒編寫；第9章和第12.10節(jié)由何瑋編寫；第5、6、7章由馬斌編寫；第2、4、8章由朱凌云編寫；第3、10、11章和第12.4~12.9節(jié)由嚴軍編寫；習(xí)題由張永恒、馬斌、朱凌云編寫。在編寫過程中，張鵬、劉金平、程明、周志勇、寧珍、劉軍強、唐強完成了部分程序的調(diào)試工作，在此表示感謝。在編寫過程中參考了網(wǎng)絡(luò)中有關(guān)作者的資料在此一并表示感謝。

由于作者水平有限，書中一定有不少錯誤和缺點，敬請廣大讀者提出寶貴意見。

目錄

目 錄

第1章 緒論1

1.1 最優(yōu)化問題的提出1

1.2 最優(yōu)化問題的分類4

1.3 優(yōu)化模型的圖形表示5

1.4 有限元法引例10

1.5 多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化集成軟件iSIGHT簡介12

習(xí)題16第2章 優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)18

2.1 向量與矩陣的范數(shù)18

2.1.1 向量的范數(shù)18

2.1.2 矩陣的范數(shù)18

2.2 方向?qū)?shù)與梯度19

2.2.1 方向?qū)?shù)19

2.2.2 梯度20

2.3 函數(shù)的泰勒級數(shù)展開21

2.4 無約束優(yōu)化問題的極值條件22

2.5 凸集與凸函數(shù)25

2.5.1 凸集25

2.5.2 凸函數(shù)25

2.6 有約束優(yōu)化問題的極值條件27

2.6.1 等式約束優(yōu)化問題的極值條件27

2.6.2 不等式約束優(yōu)化問題的極值條件29

習(xí)題36第3章 線性規(guī)劃37

3.1 線性規(guī)劃的標準形式37

3.2 單純形法38

3.2.1 基本解與基本可行解38

3.2.2 基本可行解的轉(zhuǎn)換42

3.2.3 單純形法的計算步驟44

3.2.4 單純形法列表計算47

3.3 單純形法的MATLAB程序及實例49

3.4 改進的單純形法51

3.4.1 改進的單純形法的基本思想52

3.4.2 改進的單純形法的計算步驟52

3.5 改進的單純形法的MATLAB程序及實例55

習(xí)題57第4章 一維搜索方法60

4.1 確定初始單峰區(qū)間的方法--進退法60

4.1.1 進退法原理60

4.1.2 進退法程序框圖及MATLAB程序61

4.2 黃金分割法63

4.2.1 黃金分割法的基本原理63

4.2.2 黃金分割法的計算方法63

4.2.3 黃金分割法的計算框圖和MATLAB程序64

4.3 拉格朗日插值多項式66

4.3.1 線性插值66

4.3.2 二次函數(shù)插值66

4.3.3 "_blank" href="/item/拉格朗日插值/19129353" data-lemmaid="19129353">拉格朗日插值多項式70

4.4 插值與擬合的其他方法71

4.4.1 差商與牛頓插值71

4.4.2 列維爾插值法72

4.4.3 曲線擬合的最小二乘法75

4.4.4 正交多項式及其在曲線擬合中的應(yīng)用76

4.5 一元及多元非線性方程求根81

4.5.1 一元非線性方程求根81

4.5.2 多元非線性方程組求根84

習(xí)題85第5章 無約束優(yōu)化問題的導(dǎo)數(shù)解法87

5.1 最速下降法87

5.1.1 最速下降法的基本原理87

5.1.2 最速下降法的MATLAB程序89

5.2 牛頓法90

5.2.1 牛頓法的基本原理90

5.2.2 阻尼牛頓法92

5.2.3 阻尼牛頓法的MATLAB程序93

5.3 共軛梯度法94

5.3.1 共軛方向的概念94

5.3.2 共軛方向與函數(shù)極值的關(guān)系94

5.3.3 共軛梯度法的幾種形式95

5.3.4 共軛梯度法的MATLAB程序99

5.4 變尺度法100

5.4.1 變量的尺度100

5.4.2 變尺度矩陣的建立103

5.4.3 變尺度法的MATLAB程序106

習(xí)題108第6章 無約束優(yōu)化問題的直接解法109

6.1 坐標輪換法109

6.1.1 坐標輪換法的基本原理109

6.1.2 搜索方向與步長的確定109

6.1.3 坐標輪換法的MATLAB程序110

6.2 單形替換法112

6.2.1 單形替換法（一）113

6.2.2 單形替換法（二）114

6.2.3 單形替換法的MATLAB程序115

6.3 鮑威爾法119

6.3.1 鮑威爾法的原理120

6.3.2 鮑威爾基本算法的步驟120

6.3.3 改進的鮑威爾方法121

6.4 鮑威爾法的MATLAB程序及實例125

習(xí)題127第7章 約束優(yōu)化問題的直接解法129

7.1 隨機方向法129

7.1.1 隨機方向法的基本原理129

7.1.2 隨機方向法的步驟129

7.1.3 隨機方向法的MATLAB程序130

7.2 復(fù)合形法133

7.2.1 復(fù)合形法的步驟133

7.2.2 復(fù)合形法的MATLAB程序135

7.3 可行方向法140

7.3.1 可行方向法的搜索策略140

7.3.2 Zoutendijk可行方向法141

7.3.3 Rosen可行方向法144

7.3.4 Rosen可行方向法的MATLAB程序146

習(xí)題150第8章 約束優(yōu)化問題的間接解法152

8.1 罰函數(shù)法152

8.1.1 內(nèi)點罰函數(shù)法152

8.1.2 外點罰函數(shù)法156

8.1.3 混合罰函數(shù)法158

8.2 增廣乘子法160

8.2.1 拉格朗日乘子法160

8.2.2 等式約束的增廣乘子法162

8.2.3 不等式約束的增廣乘子法165

習(xí)題169第9章 多目標函數(shù)優(yōu)化設(shè)計171

9.1 多目標優(yōu)化問題172

9.1.1 多目標優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型172

9.1.2 多目標優(yōu)化設(shè)計解的類型172

9.2 多目標優(yōu)化問題的求解方法173

9.2.1 線性組合法173

9.2.2 理想點法174

9.2.3 乘除法175

習(xí)題175第10章 最優(yōu)化問題的啟發(fā)式算法177

10.1 蟻群算法177

10.1.1 蟻群算法求解TSP的基本原理177

10.1.2 用蟻群算法求解函數(shù)優(yōu)化問題181

10.2 粒子群優(yōu)化算法185

10.2.1 粒子群優(yōu)化算法的基本原理185

10.2.2 用粒子群算法求解函數(shù)優(yōu)化問題185

10.3 遺傳算法189

10.3.1 遺傳算法的基本原理189

10.3.2 混合遺傳算法196

10.3.3 十進制編碼遺傳算法199

10.3.4 用遺傳算法求解TSP問題203

10.4 模擬退火算法204

10.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法208

10.5.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特征及分類208

10.5.2 BP網(wǎng)絡(luò)209

10.5.3 Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型212

習(xí)題222第11章 MATLAB優(yōu)化工具箱簡介223

11.1 MATLAB常用內(nèi)部數(shù)學(xué)函數(shù)223

11.2 MATLAB優(yōu)化工具箱的主要函數(shù)224

11.2.1 MATLAB求解優(yōu)化問題的主要函數(shù)224

11.2.2 優(yōu)化函數(shù)控制參數(shù)225

11.3 線性規(guī)劃問題226

11.4 一元和多元函數(shù)的優(yōu)化問題228

11.4.1 一元函數(shù)的優(yōu)化問題228

11.4.2 多元函數(shù)的無約束優(yōu)化問題228

11.4.3 多元函數(shù)的有約束優(yōu)化問題230

11.4.4 二次規(guī)劃問題231

11.5 半無限約束多元函數(shù)優(yōu)化問題233

11.6 多目標優(yōu)化問題234

11.6.1 理想點法234

11.6.2 線性加權(quán)和法237

11.6.3 最大最小法239

11.6.4 目標達到法240

11.7 最小二乘法在優(yōu)化及數(shù)據(jù)擬合中的應(yīng)用242

11.7.1 有約束線性最小二乘243

11.7.2 最小二乘法數(shù)據(jù)（曲線）擬合之一244

11.7.3 最小二乘法數(shù)據(jù)（曲線）擬合之二245

11.7.4 最小二乘法數(shù)據(jù)（曲線）擬合之三246

11.8 非線性方程的求解247

11.8.1 一元非線性方程的解247

11.8.2 非線性方程組的解247

習(xí)題251第12章 工程優(yōu)化設(shè)計實例254

12.1 平面連桿機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計254

12.1.1 曲柄搖桿機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型255

12.1.2 曲柄搖桿機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的MATLAB程序及運行結(jié)果256

12.2 凸輪優(yōu)化設(shè)計257

12.2.1 凸輪型線優(yōu)化設(shè)計目標函數(shù)258

12.2.2 優(yōu)化函數(shù)約束條件259

12.2.3 凸輪機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的MATLAB程序及計算實例259

12.3 螺栓連接的優(yōu)化設(shè)計261

12.3.1 螺栓連接受力分析261

12.3.2 螺栓連接的設(shè)計變量、目標函數(shù)及約束條件262

12.3.3 螺栓連接的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型263

12.3.4 螺栓連接優(yōu)化設(shè)計的MATLAB程序及運行結(jié)果263

12.4 圓柱齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計264

12.4.1 模糊綜合評判的一般流程264

12.4.2 圓柱齒輪傳動優(yōu)化設(shè)計的目標函數(shù)和設(shè)計變量266

12.4.3 圓柱齒輪傳動優(yōu)化設(shè)計的約束條件267

12.4.4 最優(yōu)截集水平值"para" label-module="para">

12.4.5 圓柱齒輪傳動優(yōu)化設(shè)計的MATLAB程序及計算結(jié)果270

12.5 圓柱螺旋彈簧的優(yōu)化設(shè)計272

12.5.1 圓柱螺旋彈簧優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型272

12.5.2 圓柱螺旋彈簧優(yōu)化設(shè)計實例274

12.6 軸的優(yōu)化設(shè)計275

12.6.1 扭轉(zhuǎn)軸的優(yōu)化設(shè)計275

12.6.2 圓形等截面軸的優(yōu)化設(shè)計276

12.6.3 車床主軸的優(yōu)化設(shè)計278

12.7 桁架的優(yōu)化設(shè)計281

12.7.1 靜定桁架的優(yōu)化設(shè)計281

12.7.2 三桿桁架的優(yōu)化設(shè)計284

12.8 換熱器的優(yōu)化設(shè)計286

12.8.1 換熱器優(yōu)化設(shè)計（一）286

12.8.2 換熱器優(yōu)化設(shè)計（二）289

12.9 基于優(yōu)化方法的常微分方程邊值問題數(shù)值解291

12.9.1 基于MATLAB函數(shù)的求解方法291

12.9.2 求解兩點邊值問題的打靶法292

12.9.3 邊界層微分方程組及相似解293

12.9.4 流函數(shù)方程和溫度方程的求解295

12.10 含間隙機械系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計306

12.10.1 力學(xué)模型及運動微分方程307

12.10.2 系統(tǒng)的分岔和通向混沌的道路308

12.10.3 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的MATLAB程序309

習(xí)題312參考文獻3162100433B