本書是一本面向初學(xué)者的優(yōu)化設(shè)計教材,全面介紹了優(yōu)化設(shè)計的基本理論、方法以及實際應(yīng)用。本書采用通俗易懂的語言,輔以大量直觀的圖形,通過豐富的實例和配套演示程序,引導(dǎo)讀者快速掌握優(yōu)化設(shè)計的核心技能。本書內(nèi)容共分7章,分別對優(yōu)化設(shè)計的基本概念、多維函數(shù)的一維優(yōu)化問題、無約束優(yōu)化設(shè)計方法、約束優(yōu)化設(shè)計的直接法、約束優(yōu)化設(shè)計的間接法、多目標(biāo)優(yōu)化方法和部分約束優(yōu)化實例加以介紹,同時在附錄中收錄了相關(guān)的數(shù)學(xué)知識、VB程序命令的用法和教材中部分源程序。這些內(nèi)容構(gòu)建起優(yōu)化設(shè)計的基本知識體系框架。書中還詳細講解了傳統(tǒng)的常用優(yōu)化算法,通過配套軟件,讀者可以直接在計算機上運行并調(diào)試優(yōu)化算法,深入理解優(yōu)化過程的各個細節(jié)。本書既可作為機械工程、土木工程、工程力學(xué)及工程管理等專業(yè)學(xué)生的入門教材,也可作為工程師和科研人員的實用參考書,且附錄程序可供二次開發(fā)使用。
本書是一本面向初學(xué)者的優(yōu)化設(shè)計教材,全面介紹了優(yōu)化設(shè)計的基本理論、方法以及實際應(yīng)用。
: 4006679118竭誠為您服務(wù)版權(quán)所有侵權(quán)必究前言優(yōu)化設(shè)計是一種現(xiàn)代設(shè)計方法,也是一項工程領(lǐng)域中極為重要的實用技術(shù),它針對實際的工程設(shè)計問題,應(yīng)用*優(yōu)化理論建立起數(shù)學(xué)模型,并借助計算機進行求解,以便高效和快捷地尋找出*優(yōu)的設(shè)計方案和完成設(shè)計目標(biāo)。但是,優(yōu)化設(shè)計的理論知識有時比較抽象和復(fù)雜,這會使得一些初學(xué)者望而卻步、難以入門。本書的目標(biāo)是以簡單易懂的方式介紹優(yōu)化設(shè)計的基本原理,并通過豐富的配套演示程序幫助讀者深入理解和實踐所學(xué)的知識。在內(nèi)容上,本書選擇了*基本的優(yōu)化設(shè)計方法,并對其中的概念逐一給出清晰的定義和解釋。同時,通過幾何方法對相關(guān)的優(yōu)化設(shè)計理論進行直觀表述,在例題中也大量使用圖形描述優(yōu)化方法的過程。為了弱化對工程專業(yè)背景知識的要求,本書選擇比較簡單的設(shè)計實例進行建模和優(yōu)化計算,這樣可以使讀者將學(xué)習(xí)的重心放在優(yōu)化設(shè)計本身。同時針對本書中所介紹的每種優(yōu)化方法都編制了相應(yīng)的程序,且這些程序都經(jīng)過了實際運算驗證,源代碼可參見附錄和二維碼。在本書編寫過程中力求突出以下幾個特點:(1) 語言通俗易懂,過程講解詳細,使初學(xué)者能夠輕松理解相關(guān)內(nèi)容。(2) 圖文并茂,結(jié)合幾何方法直觀地闡明相關(guān)原理和概念。(3) 內(nèi)容翔實。本書對各種優(yōu)化算法的重要程序語句都進行了說明,關(guān)鍵語句均附有注釋,可幫助讀者理解程序的運行過程,也方便讀者對這些程序進行二次開發(fā)使用。(4) 配套資源豐富。本書提供了電子版的配套課件、全部源程序代碼,以及習(xí)題的參考答案(部分含計算過程),這些資源能夠幫助教師和學(xué)生更好地進行教學(xué)和學(xué)習(xí)。相關(guān)資源可掃描二維碼獲得。本書適合機械工程、土木工程、工程力學(xué)及工程管理等專業(yè)的學(xué)生選用,同時也適合相關(guān)專業(yè)的教師和工程技術(shù)人員使用。建議理論教學(xué)部分安排34~54學(xué)時,并額外安排8學(xué)時的上機實踐。本書由龔相超、胡百鳴任主編,吉德三、黃健任副主編。第1章和第2章及附錄Ⅰ由龔相超編寫,第3章及附錄Ⅲ(部分)由黃健編寫,第4章和第7章及附錄Ⅱ由吉德三編寫,第5章和第6章及附錄Ⅲ(部分)由胡百鳴編寫。本書在華中師范大學(xué)周麗麗老師的建議下開始編寫,其對教材規(guī)劃提出了很好的構(gòu)想,且提供了許多有價值的參考意見。本書由武漢科技大學(xué)教材建設(shè)基金資助出版,在此向所有對本書提供支持與幫助的人員和單位表示由衷的敬意和感謝。在本書編寫過程中,我們參考并引用了一些經(jīng)典的優(yōu)化設(shè)計文獻,在此向原作者表示感謝。需要說明的是:經(jīng)過多方考證,我們?nèi)晕茨懿槊髌渲袔讉參考文獻的準(zhǔn)確出處,因而無法注明其詳細的引用信息,請原作者與我們聯(lián)系,以便及時更正。由于本類數(shù)字化教材建設(shè)尚在探索中,且作者水平有限,書中難免存在疏漏和錯誤,敬請讀者批評指正。編者2023年6月于武漢科技大學(xué)
1992.9-1996.6 華中科技大學(xué)力學(xué)系獲工程力學(xué)學(xué)士學(xué)位。2000.9-2003.6 蘭州理工大學(xué)能源與動力工程學(xué)院(流體動力與控制學(xué)院)獲機械電子工程碩士學(xué)位。1996.7-至今 武漢科技大學(xué)理學(xué)院力學(xué)系任教至今。2013.7-至今 武漢科技大學(xué)理學(xué)院礦業(yè)工程專業(yè)攻讀博士學(xué)位。
第1章優(yōu)化設(shè)計概論(1)
1.1優(yōu)化設(shè)計示例(1)
1.2優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型及概念(5)
1.3目標(biāo)函數(shù)的等值線(9)
1.4迭代方法及迭代終止準(zhǔn)則(14)
第2章多維函數(shù)的一維優(yōu)化方法(17)
2.1一維優(yōu)化方法概述(17)
2.2單峰區(qū)間定義及搜索算法(22)
2.3黃金分割法(35)
2.4二次插值法(43)
2.5追趕步長法(51)
本章小結(jié)(59)
習(xí)題(60)
第3章無約束優(yōu)化設(shè)計方法(61)
3.1無約束優(yōu)化方法概述(61)
3.2梯度法(61)
3.3共軛梯度法(66)
3.4坐標(biāo)輪換法(75)
3.5隨機方向法(82)
3.6鮑威爾法(89)
3.7單純形法(105)
本章小結(jié)(116)
習(xí)題(116)
第4章約束優(yōu)化設(shè)計直接法(118)
4.1約束優(yōu)化方法概述(118)
4.2約束坐標(biāo)輪換法(119)
4.3約束隨機方向法(126)
4.4復(fù)合形法(129)
本章小結(jié)(141)
習(xí)題(141)
第5章約束優(yōu)化設(shè)計間接法(143)
5.1懲罰函數(shù)法概述(143)
5.2外點懲罰函數(shù)法(146)
5.3內(nèi)點懲罰函數(shù)法(163)
5.4混合懲罰函數(shù)法(180)
本章小結(jié)(188)
習(xí)題(189)
第6章多目標(biāo)優(yōu)化方法(190)
6.1多目標(biāo)最優(yōu)化概述(190)
6.2多目標(biāo)最優(yōu)解的基本概念(191)
6.3多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法(192)
本章小結(jié)(195)
習(xí)題(196)
第7章約束優(yōu)化應(yīng)用實例(198)
7.1簡單壓桿優(yōu)化實例(198)
7.2機床主軸優(yōu)化實例(203)
7.3箱型蓋板優(yōu)化實例(206)
習(xí)題(212)
附錄Ⅰ數(shù)學(xué)基礎(chǔ)(213)
Ⅰ.1矩陣(213)
Ⅰ.2向量(216)
Ⅰ.3多元函數(shù)的方向?qū)?shù)與梯度(219)
Ⅰ.4凸集、凸函數(shù)與凸規(guī)劃(222)
Ⅰ.5二次型函數(shù)簡介(224)
附錄Visual Basic基礎(chǔ)(227)
Ⅱ.1VB語法基礎(chǔ)(227)
Ⅱ.2基本語句(231)
Ⅱ.3程序控制結(jié)構(gòu)(231)
Ⅱ.4數(shù)組(234)
Ⅱ.5過程(235)
Ⅱ.6VB常用控件(237)
附錄優(yōu)化程序示例(239)
Ⅲ.1消除冗余區(qū)間進退法(239)
Ⅲ.2梯度法追趕步長法(241)
Ⅲ.3基本鮑威爾法(243)
參考文獻(246)