1、流体控制元件流体控制元件优化设计优化设计机械工程学院自我介绍自我介绍姓名： 俞浙青办公地点：重点实验室 A223电话： 88320859E-mail： 计划学时数： 32学时使用教材及学习参考书使用教材及学习参考书1李万祥编 . 工程优化设计与 MATMAB实现 .北京：清华版， 20102李明编著 . 详解 MATMAB在最优化计算中的应用 .北京：电子工业版， 20113龚纯，王正林编著 . 精通 MATMAB最优化计算 .北京：电子工业版， 20144孙靖民 . 机械优化设计 , 第 3版 . 北京：机械工业出版社， 20035宋俊 ,王淑莲等 . 液压元件优化 . 北京：机械工业出版社
2、， 19996宋俊 , 殷庆文等 . 液压系统优化 . 北京：机械工业出版社， 19967方世杰，綦耀光编 . 机械优化设计 . 北京：机械工业出版社， 20038 张翔，陈建能编著 . 机械优化设计 . 北京：科学出版社， 20129 陈立周 . 机械优化设计方法，北京：冶金工业出版社， 199710陈秀宁 .机械优化设计 . 杭州 : 浙江大学出版社 ， 199111吴祈宗等，运筹学与最优化 MATMAB编程，北京：清华版， 2009课程介绍第一章第一章 优化设计的基本概念优化设计的基本概念 1-1 绪论1-2 优化设计问题的示例1-3 优化设计的数学模型 1-4 优化问题的几何解释和基本
3、解法优化是万物演化的自然选择和必然趋势 。优化作为一种观念和意向，人类从很早开始就一直在自觉与不自觉地追求与探索。而优化作为一门学科与技术，则是一切科学与技术所追求的永恒主题，旨在从处理各种事物的一切可能的方案中，寻求最优的方案。 优化的原理与方法，在科学的、工程的和社会的实际问题中的应用，便是优化设计 。优化设计是在现代计算机广泛应用的基础上发展起来的一项新技术。是根据最优化原理和方法，以人机配合方式或 “自动探索 ”方式，在计算机上进行的半自动或自动设计，以选出在现有工程条件下的最佳设计方案的一种现代设计方法。优化设计反映出人们对于设计规律这一客观世界认识的深化。1-1 绪论1.优化、优化
4、设计和机械优化设计的含义优化、优化设计和机械优化设计的含义例如，古代人类在生产和生活活动中经过无数次摸索认识到，在使用同样数量和质量材料的条件下，圆截面的容器比其他任何截面的容器能够盛放的谷物都要多，而且容器的强度也最大。（ 1）来源：优化一语来自英文 Optimization， 其本意是寻优的过程；（ 2）优化过程：是寻找约束空间下给定函数取极大值（以 max表示 )或极小 (以 min表示 )的过程。优化方法也称数学规划，是用科学方法和手段进行决策及确定最优解的数学； （ 3）优化设计：根据给定的设计要求和现有的技术条件，应用专业理论和优化方法，在电子计算机上从满足给定的设计要求的许多可行
5、方案中，按照给定的目标自动地选出最优的设计方案。机械优化设计 就是把机械设计与优化设计理论及方法相结合，借助电子计算机，自动寻找实现预期目标的最优设计方案和最佳设计参数。 优化设计流程 常规设计流程2.优化设计的发展概况优化设计的发展概况历史上最早记载下来的最优化问题可追溯到古希腊的欧几里得（ Euclid， 公元前 300年左右），他指出：在周长相同的一切矩形中，以正方形的面积为最大。十七、十八世纪 微积分 的建立给出了求函数极值的一些准则，对最优化的研究提供了某些理论基础。然而，在以后的两个世纪中，最优化技术的进展缓慢，主要考虑了有约束条件的最优化问题，发展了 变分法 。 直到上世纪 40
6、年代初，由于军事上的需要产生了 运筹学 ，并使优化技术首先应用于解决战争中的实际问题，例如轰炸机最佳俯冲轨迹的设计等。上世纪 50年代末 数学规划方法 被首次用于结构最优化，并成为优化设计中求优方法的理论基础。数学规划方法是在第二次世界大战期间发展起来的一个新的数学分支，线性规划与非线性规划是其主要内容。近十几年来，最优化设计方法已陆续用到建筑结构、化工、冶金、铁路、航天航空、造船、机床、汽车、自动控制系统、电力系统以及电机、电器等工程设计领域，并取得了显著效果。其中在机械设计方面的应用虽尚处于早期阶段，但也已经取得了丰硕的成果。一般说来，对于工程设计问题，所涉及的因素愈多，问题愈复杂，最优化
7、设计结果所取得的效益就愈大。最优化设计是在数学规划方法的基础上发展起来的，是上世纪 6O年代初电子计算机引入结构设计领域后逐步形成的一种有效的设计方法。利用这种方法，不仅使设计周期大大缩短，计算精度显著提高，而且可以解决传统设计方法所不能解决的比较复杂的最优化设计问题。大型电子计算机的出现，使最优化方法及其理论蓬勃发展，成为应用数学中的一个重要分支，并在许多科学技术领域中得到应用。l 第一阶段 人类智能优化 ：与人类史同步，直接凭借人类的直觉或逻辑思维，如黄金分割法、穷举法和瞎子爬山法等。随着人类对自然界认识的不断深入，寻找最优逐渐从下意识的、缺乏系统性的行为发展到目的明确的有意识活动，并在数
8、学工具日渐完善的基础上，对各种寻找最优的活动进行数学描述和分析，指导寻优活动更有效地进行，从而形 成了最优化理论与方法这一应用数学理论分支 l 第二阶段 数学规划方法优化 ：从三百多年前牛顿发明微积分算起，电子计算机的出现推动数学规划方法在近五十年来得到迅速发展。l 第三阶段 工程优化 ：近二十余年来，计算机技术的发展给解决复杂工程优化问题提供了新的可能，非数学领域专家开发了一些工程优化方法，能解决不少传统数学规划方法不能胜任的工程优化问题。在处理多目标工程优化问题中，基于经验和直觉的方法得到了更多的应用。优化过程和方法学研究，尤其是建模策略研究引起重视，开辟了提高工程优化效率的新的途径。l 第四阶段 现代优化方法： 如遗传算法、 模拟退火算法、 蚁群算法、 神经网络算法等，并 采用专家系统技术实现寻优策略的自动选择和优化过程的自动控制，智能寻优策略迅速发展。
