【正文】 景德鎮(zhèn)陶瓷學院畢業(yè)設計(論文)開題報告中文題目：關于MATLAB約束優(yōu)化算法軟件包的設計 英文題目： DESIGN OF RESTRAINT OPTIMIZATION SOFTWAREFOR INSTRUCTION BASED ON MATLAB 院 系： 機械電子工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 第 37 頁 共 37 頁摘 要優(yōu)化設計作為現(xiàn)代設計方法之一，在各個領域起著越來越重要的作用?！稒C械優(yōu)化設計》是機械設計類專業(yè)的一門必修課程，其中優(yōu)化設計方法理論性較強，學生不易理解，從而使得學生在學習過程中倍感吃力。本課題研制了一個基于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、結果輸出框和結果圖形化三部分組成。運用該軟件可以幫助學生更好地理解優(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，對計算機輔助教學有一定的幫助。關鍵詞：優(yōu)化設計 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)化設計的數(shù)學模型 82．2約束優(yōu)化算法 92．2．1 懲罰函數(shù)內點法 102．2．1．2 懲罰函數(shù)內點法的迭代步驟： 122．2．1．3 應注意的問題： 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變尺度法的計算步驟 182．2．3 懲罰函數(shù)外點法 192．2．3．1 懲罰函數(shù)外點法的原理 192．2．3．2 懲罰函數(shù)外點法的迭代步驟： 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 結果分析 315 結論 33致謝 34參考文獻 35 1 緒論機械產品的傳統(tǒng)設計方法，是根據(jù)產品的功能要求與使用條件，通過估算，類比或實驗確定設計方案，然后進行強度、剛度、穩(wěn)定性和動態(tài)特性等的分析驗算，如果達不到要求，則修改有關參數(shù)，再進行驗算，直至滿足設計要求，這種設計方法不僅消耗大量的時間與精力，而且最終方案也是一種可行方案，并不是最佳方案。 機械優(yōu)化設計就是把機械設計與數(shù)學規(guī)劃理論及方法相結合，借助電子計算機，尋求最優(yōu)設計方案和最佳設計參數(shù)。優(yōu)化設計是設計方法上的一大進步，在工程設計中采用優(yōu)化設計方法，可以提高產品的設計質量，減輕設備自重，降低材料消耗與制造成本?，F(xiàn)代計算機技術的快速發(fā)展，促進了數(shù)值計算尋優(yōu)方法的發(fā)展和推廣應用，設計者在建立了優(yōu)化設計的數(shù)學模型基礎上，可通過各種語言編制優(yōu)化方法程序，用計算機進行迭代計算求解。 本課題的現(xiàn)狀及其研究意義從70 年代起, 優(yōu)化方法開始應用于工程設計,各個專業(yè)的優(yōu)化設計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)化設計軟件。在機械行業(yè)中, 有許多用于工程設計的優(yōu)化軟件, 目前最常見的有華中科技大學的《優(yōu)化方法程序庫OPB2》和《優(yōu)化方法程序庫OPB1》等。這類優(yōu)化軟件著重于優(yōu)化方法的研究和實現(xiàn), 不僅提供了一批可高效可靠地處理連續(xù)設計變量優(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計變量優(yōu)化問題的方法及程序, 其中《優(yōu)化方法程序庫OPB2》包含了許多現(xiàn)代設計方法, 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)化設計軟件, 如減速器的優(yōu)化設計軟件等, 主要是各應用單位自行研制, 有很強的針對性。這些應用軟件豐富多樣, 大大推動了優(yōu)化方法在機械工程結構設計中的應用。在我國, 優(yōu)化設計的推廣和應用也遇到很多問題, 主要表現(xiàn)在目前的優(yōu)化設計應用軟件都存在一定的局限性。例如, 機械優(yōu)化設計軟件應把各種機械優(yōu)化設計模型、各種優(yōu)化方法及一些其他輔助功能集成為一個有機的整體, 以便用戶使用。但現(xiàn)有許多通用的優(yōu)化設計應用軟件和專業(yè)聯(lián)系并不是十分緊密, 可視性、可操作性不是很好。當用戶進行實際工程結構優(yōu)化設計時, 不僅必須創(chuàng)建自己復雜的數(shù)學模型, 而且要編制一些程序, 然后調用軟件中的某一優(yōu)化子程序。這就要求用戶除了必須熟悉編程環(huán)境外, 還要對程序庫本身有一定的了解, 這使設計人員的工作量