機械優(yōu)化設(shè)計方法

1 緒論

1.1 引言

1.2 設(shè)計過程

1.3 優(yōu)化設(shè)計問題的一般分類及其工作方法

1.4 優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域中的一些常見術(shù)語

1.5 機械優(yōu)化設(shè)計的發(fā)展與趨勢

2 優(yōu)化設(shè)計的基本術(shù)語和數(shù)學模型

2.1 引言

2.2 優(yōu)化設(shè)計的基本術(shù)語

2.3 優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學模型及其分類

2.4 優(yōu)化設(shè)計模型的幾何解釋

2.5 穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計模型

2.6 優(yōu)化計算方法概述

習題

3 優(yōu)化設(shè)計的某些基本概念和理論

3.1 目標函數(shù)與約束函數(shù)的某些基本性質(zhì)

3.2 約束函數(shù)的集合及其性質(zhì)

3.3 優(yōu)化設(shè)計問題的最優(yōu)解及其最優(yōu)性條件

3.4 優(yōu)化設(shè)計問題的數(shù)值解法及收斂條件

習題

4 無約束優(yōu)化計算方法

4.1 引言

4.2 單變量優(yōu)化計算方法

4.3 多變量優(yōu)化計算的非梯度方法

4.4 多變量優(yōu)化計算的梯度方法

4.5 多變量無約束優(yōu)化計算方法小結(jié)

習題

5 約束優(yōu)化計算方法

5.1 引言

5.2 懲罰函數(shù)法

5.3 隨機方向搜索法

5.4 復合形法

5.5 約束優(yōu)化計算的其他方法概述

習題

6 現(xiàn)代優(yōu)化計算方法

……

7 優(yōu)化設(shè)計在工程實踐的某些問題

8 多目標問題的優(yōu)化設(shè)計方法

9 離散問題優(yōu)化設(shè)計方法

10 隨機問題優(yōu)傾設(shè)計方法

11 模糊問題優(yōu)化設(shè)計方法

參考文獻

本書作為機械工程專業(yè)的教學用書，亦可作為相近工科專業(yè)的教學參考書。在使用本教材時，各?？筛鶕?jù)安排的教學時數(shù)和學生情況選用內(nèi)容，對于40左右學時的，建議選用前六章內(nèi)容，后面幾章可以作為選講的內(nèi)容。此外，本書亦可供機 械工程技術(shù)人員、科研工作者和管理干部自學與參考。自學者在閱讀本書前必須具備相應(yīng)的數(shù)學知識、計算機計算技術(shù)和機械設(shè)計有關(guān)的基本知識。

本書試圖把機械工程設(shè)計實踐中應(yīng)用的最優(yōu)化技術(shù)和計算機技術(shù)結(jié)合起來融為一體，介紹有關(guān)機械優(yōu)化設(shè)計的最主要的理論和方法，以及這門新興技術(shù)科學現(xiàn)狀與發(fā)展方面的一些知識。本書內(nèi)容包括兩大部分：第一部分是從第一章至第五章，主要講述機械優(yōu)化設(shè)計的基本概念、理論及目前常用的一些優(yōu)化設(shè)計方法等；第二部分是從第六章至第九章，主要講述機械優(yōu)化設(shè)計中各種類型問題的一些處理方法及其經(jīng)驗，其中包括了當前機械優(yōu)化設(shè)計理論與方法發(fā)展中的幾個問題，如多目標優(yōu)化設(shè)計方法、混合離散變量優(yōu)化設(shè)計方法、優(yōu)化設(shè)計結(jié)果的靈敏度分析等。

本書介紹現(xiàn)代機械優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)知識、優(yōu)化方法和優(yōu)化原理。全書共11章。第1章至第7章主要介紹機械優(yōu)化設(shè)計的基本概念和常用優(yōu)化方法，著重介紹最速下降法、牛頓法、共軛梯度法、鮑威爾法、復合形法、可行方向法和罰函數(shù)法等。第8章主要闡述機械模糊優(yōu)化設(shè)計的原理和方法；第9章給出機械模糊優(yōu)化設(shè)計的實例；第10章介紹遺傳算法和基于遺傳算法的機械優(yōu)化設(shè)計方法；第11章介紹MATLAB軟件在優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用。 　本書可供機械工程領(lǐng)域的廣大科技工作者、管理人員參考或自學。也可作為高等學校機械類專業(yè)高年級學生、研究生的教材或參考書。

第1章緒論1

11機械優(yōu)化設(shè)計的含義1

12優(yōu)化設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的比較2

13優(yōu)化設(shè)計在CAD系統(tǒng)中的作用2

14機械優(yōu)化設(shè)計發(fā)展概況3

15優(yōu)化設(shè)計方法的工程應(yīng)用領(lǐng)域4

16現(xiàn)代機械優(yōu)化設(shè)計的發(fā)展趨勢5第2章機械優(yōu)化設(shè)計的基本概念和數(shù)學模型8

21優(yōu)化問題的實例8

22機械優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學模型10

23優(yōu)化問題分類和優(yōu)化方法簡介21

24優(yōu)化的幾何解釋23第3章優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)理論26

31函數(shù)的泰勒（Taylor）表達式26

32二次型與正定矩陣28

33函數(shù)的等值面或線29

34函數(shù)的最速下降方向30

35凸函數(shù)34

36約束函數(shù)的性質(zhì)36

37最優(yōu)解與最優(yōu)解條件37

38優(yōu)化設(shè)計的數(shù)值解法與收斂準則44第4章一維優(yōu)化方法48

41確定初始區(qū)間的進退法48

42黃金分割法（Golden Section Method）50

43牛頓法（Newton’s Method）53

44二次插值法（Quadratic Interpolation Method）54第5章無約束多維優(yōu)化方法58

51梯度法（Gradient Method）58

52共軛梯度法62

53牛頓法69

54變尺度法(Variable Metric Method)72

55坐標輪換法（ Cyclic Coordinate Method）79

56單純形法（Simplex Method）82

57鮑威爾法（Powell’s Method）88

58無約束優(yōu)化方法的選用95第6章約束優(yōu)化方法98

61約束隨機方向搜索法99

62復合形法（Complex Method）102

63可行方向法107

64內(nèi)點罰函數(shù)法（Interior Penalty Function Method）113

65外點罰函數(shù)法（Exterior Penalty Function Method）117

66混合罰函數(shù)法122第7章多目標優(yōu)化設(shè)計方法127

71概述127

72統(tǒng)一目標函數(shù)法129

73主要目標函數(shù)法132

74功效系數(shù)法132

75權(quán)數(shù)的確定方法134

76優(yōu)化計算實例137第8章機械模糊優(yōu)化設(shè)計方法140

81概述140

82模糊優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學基礎(chǔ)142

83模糊優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)性概念198

84對稱模糊優(yōu)化設(shè)計199

85非對稱模糊優(yōu)化設(shè)計208

86多目標模糊優(yōu)化設(shè)計222第9章機械模糊優(yōu)化設(shè)計實例233

91圓柱減振彈簧的模糊優(yōu)化設(shè)計233

92裝載機變速器的多目標模糊優(yōu)化設(shè)計239

93考慮彈流潤滑的齒輪傳動多目標模糊優(yōu)化設(shè)計253

94擺動活齒傳動的多目標模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計255第10章遺傳算法優(yōu)化方法264

101概述264

102傳統(tǒng)遺傳算法266

103改進遺傳算法280

104應(yīng)用遺傳算法進行機械優(yōu)化設(shè)計281第11章MATLAB軟件在優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用287

111MATLAB系統(tǒng)簡介287

112MATLAB基本使用方法288

113MATLAB優(yōu)化工具箱293

114優(yōu)化工具箱應(yīng)用實例295參考文獻301 2100433B