【正文】 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告中文題目：關(guān)于MATLAB約束優(yōu)化算法軟件包的設(shè)計(jì) 英文題目： DESIGN OF RESTRAINT OPTIMIZATION SOFTWAREFOR INSTRUCTION BASED ON MATLAB 院 系： 機(jī)械電子工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 第 37 頁(yè) 共 37 頁(yè)摘 要優(yōu)化設(shè)計(jì)作為現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法之一，在各個(gè)領(lǐng)域起著越來越重要的作用?！稒C(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》是機(jī)械設(shè)計(jì)類專業(yè)的一門必修課程，其中優(yōu)化設(shè)計(jì)方法理論性較強(qiáng)，學(xué)生不易理解，從而使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中倍感吃力。本課題研制了一個(gè)基于MATLAB的約束優(yōu)化算法軟件包，該軟件包有著友好的圖形用戶界面（GUI）和求解的直觀性。圖形用戶界面由參數(shù)輸入框、結(jié)果輸出框和結(jié)果圖形化三部分組成。運(yùn)用該軟件可以幫助學(xué)生更好地理解優(yōu)化算法的尋優(yōu)過程，使抽象的問題具體化。本文介紹了約束優(yōu)化算法軟件包的開發(fā)過程和其使用方法，對(duì)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)有一定的幫助。關(guān)鍵詞：優(yōu)化設(shè)計(jì) 軟件包 圖形用戶界面 ABSTRACTAs one of the primary modem design ways, optimization plays a more important role then ever in kinds of areas.《optimization design of machinics》is one of necessity courses of machinical design domain,in which optimization methods were abstrctive,it is hard to understand and this reslut the students felt difficulty in study process.In this task, the design of restraint optimization software based on MATLAB is introduced,what has a very friendly graphic user interface (GUI) and make the resluts GUI was consisted of the parameter input frame、the parameter output frame and the figure of software can help the students understanding the process of looking for the best point,and to change the abstractive problem specific.In this paper,the process of open up and the method of using were introduced about the restraint optimization software,which may apply some help for the puter aided instruction.Keywords: optimal design software package graphic user interface目錄摘 要 2Abstract 31 緒論 5 本課題的現(xiàn)狀及其研究意義 51．2 本課題的主要工作 62 優(yōu)化算法原理 8 最優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型 82．2約束優(yōu)化算法 92．2．1 懲罰函數(shù)內(nèi)點(diǎn)法 102．2．1．2 懲罰函數(shù)內(nèi)點(diǎn)法的迭代步驟： 122．2．1．3 應(yīng)注意的問題： 132．2．2 DFP變尺度法 162．2．2．1 DFP變尺度法的原理 162．2．2．2 DFP變尺度法的計(jì)算步驟 182．2．3 懲罰函數(shù)外點(diǎn)法 192．2．3．1 懲罰函數(shù)外點(diǎn)法的原理 192．2．3．2 懲罰函數(shù)外點(diǎn)法的迭代步驟： 212．2．4 懲罰函數(shù)混合法 232．2．4．1 懲罰函數(shù)混合法的原理 232．2．4．2 懲罰函數(shù)混合法的迭代步驟： 252．2．5 三種算法的比較 253軟件開發(fā)及其使用 273．1 軟件開發(fā)過程 273．2 軟件的使用 28 優(yōu)化算例 30 結(jié)果分析 315 結(jié)論 33致謝 34參考文獻(xiàn) 35 1 緒論機(jī)械產(chǎn)品的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，是根據(jù)產(chǎn)品的功能要求與使用條件，通過估算，類比或?qū)嶒?yàn)確定設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性等的分析驗(yàn)算，如果達(dá)不到要求，則修改有關(guān)參數(shù)，再進(jìn)行驗(yàn)算，直至滿足設(shè)計(jì)要求，這種設(shè)計(jì)方法不僅消耗大量的時(shí)間與精力，而且最終方案也是一種可行方案，并不是最佳方案。 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)就是把機(jī)械設(shè)計(jì)與數(shù)學(xué)規(guī)劃理論及方法相結(jié)合，借助電子計(jì)算機(jī)，尋求最優(yōu)設(shè)計(jì)方案和最佳設(shè)計(jì)參數(shù)。優(yōu)化設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)方法上的一大進(jìn)步，在工程設(shè)計(jì)中采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，可以提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，減輕設(shè)備自重，降低材料消耗與制造成本?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，促進(jìn)了數(shù)值計(jì)算尋優(yōu)方法的發(fā)展和推廣應(yīng)用，設(shè)計(jì)者在建立了優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，可通過各種語言編制優(yōu)化方法程序，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行迭代計(jì)算求解。 本課題的現(xiàn)狀及其研究意義從70 年代起, 優(yōu)化方法開始應(yīng)用于工程設(shè)計(jì),各個(gè)專業(yè)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究工作有了不同程度的發(fā)展,出現(xiàn)了許多與各專業(yè)相聯(lián)系的工程優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件。在機(jī)械行業(yè)中, 有許多用于工程設(shè)計(jì)的優(yōu)化軟件, 目前最常見的有華中科技大學(xué)的《優(yōu)化方法程序庫(kù)OPB2》和《優(yōu)化方法程序庫(kù)OPB1》等。這類優(yōu)化軟件著重于優(yōu)化方法的研究和實(shí)現(xiàn), 不僅提供了一批可高效可靠地處理連續(xù)設(shè)計(jì)變量?jī)?yōu)化問題的方法及程序,而且提供了一批可處理混合離散設(shè)計(jì)變量?jī)?yōu)化問題的方法及程序, 其中《優(yōu)化方法程序庫(kù)OPB2》包含了許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法, 如人工智能等方法。另外還有一些與專業(yè)聯(lián)系緊密的優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件, 如減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件等, 主要是各應(yīng)用單位自行研制, 有很強(qiáng)的針對(duì)性。這些應(yīng)用軟件豐富多樣, 大大推動(dòng)了優(yōu)化方法在機(jī)械工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。在我國(guó), 優(yōu)化設(shè)計(jì)的推廣和應(yīng)用也遇到很多問題, 主要表現(xiàn)在目前的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件都存在一定的局限性。例如, 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件應(yīng)把各種機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)模型、各種優(yōu)化方法及一些其他輔助功能集成為一個(gè)有機(jī)的整體, 以便用戶使用。但現(xiàn)有許多通用的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件和專業(yè)聯(lián)系并不是十分緊密, 可視性、可操作性不是很好。當(dāng)用戶進(jìn)行實(shí)際工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí), 不僅必須創(chuàng)建自己復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型, 而且要編制一些程序, 然后調(diào)用軟件中的某一優(yōu)化子程序。這就要求用戶除了必須熟悉編程環(huán)境外, 還要對(duì)程序庫(kù)本身有一定的了解, 這使設(shè)計(jì)人員的工作量