优化设计第一次课PPT课件下载推荐.ppt

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程、交通工程和经济管理等领域得到了广泛应用。

一一.优化设计的含义优化设计的含义优化是在规定的范围内（优化是在规定的范围内（优化是在规定的范围内（优化是在规定的范围内（或条件下），寻找给或条件下），寻找给或条件下），寻找给或条件下），寻找给定函数取得最优值的条件。

定函数取得最优值的条件。

优化的目的就是在完成某一任务时所作的努力最优化的目的就是在完成某一任务时所作的努力最优化的目的就是在完成某一任务时所作的努力最优化的目的就是在完成某一任务时所作的努力最少、付出最小，而使其收益最大、效果最好。

少、付出最小，而使其收益最大、效果最好。

优化的过程其实就是一种决策的过程。

在机械产品设计过程中，常常需要根据产品设计在机械产品设计过程中，常常需要根据产品设计在机械产品设计过程中，常常需要根据产品设计在机械产品设计过程中，常常需要根据产品设计的要求合理确定各种参数，例如：

质量、成本、的要求合理确定各种参数，例如：

质量、成本、性能、承载能力、效率等，以达到最优的设计日性能、承载能力、效率等，以达到最优的设计日性能、承载能力、效率等，以达到最优的设计日性能、承载能力、效率等，以达到最优的设计日标。

标。

工工工工程程程程设设设设计计计计上上上上的的的的“最最最最优优优优值值值值”是是是是指指指指在在在在满满满满足足足足多多多多种种种种设设设设计计计计目目目目标和约束条件下所获得的最令人满意、最适宜的值。

标和约束条件下所获得的最令人满意、最适宜的值。

它反映了人们的意图和目的，这不同于表示事物它反映了人们的意图和目的，这不同于表示事物它反映了人们的意图和目的，这不同于表示事物它反映了人们的意图和目的，这不同于表示事物本身规律的最大值和最小值。

本身规律的最大值和最小值。

最优化技术是优化设计全过程中各种方法、技术最优化技术是优化设计全过程中各种方法、技术最优化技术是优化设计全过程中各种方法、技术最优化技术是优化设计全过程中各种方法、技术的总称，它主要包含两部分内容：

优化设计问题的总称，它主要包含两部分内容：

优化设计问题的建模技术和优化设计问题的求解技术。

的建模技术和优化设计问题的求解技术。

二二.传统设计与优化设计传统设计与优化设计传统设计过程传统设计过程传统设计过程传统设计过程优化设计过程优化设计过程优化设计过程优化设计过程传统设计传统设计传统设计传统设计可行解可行解可行解可行解优化设计优化设计优化设计优化设计最优解最优解最优解最优解需求分析输出图文技术资料建立优化设计数学模型优化算法求解优选设计变量调查分析方案设计分析计算性能检验输出图文技术资料参数修改机械优化设计具有传统设计所不具备的特点，主机械优化设计具有传统设计所不具备的特点，主机械优化设计具有传统设计所不具备的特点，主机械优化设计具有传统设计所不具备的特点，主要表现在以下两个方面：

要表现在以下两个方面：

v机械优化设计能使各种设计参数自动向更优的机械优化设计能使各种设计参数自动向更优的机械优化设计能使各种设计参数自动向更优的机械优化设计能使各种设计参数自动向更优的方向进行调整，直到找到一个尽可能完善的方向进行调整，直到找到一个尽可能完善的方向进行调整，直到找到一个尽可能完善的方向进行调整，直到找到一个尽可能完善的或最合适的设计方案。

或最合适的设计方案。

v机械优化设计的设计手段是采用电子计算机，机械优化设计的设计手段是采用电子计算机，机械优化设计的设计手段是采用电子计算机，机械优化设计的设计手段是采用电子计算机，可以在较短的时间内从大量的方案中选出最可以在较短的时间内从大量的方案中选出最可以在较短的时间内从大量的方案中选出最可以在较短的时间内从大量的方案中选出最优的设计方案，减少设计时间，缩短设计周优的设计方案，减少设计时间，缩短设计周优的设计方案，减少设计时间，缩短设计周优的设计方案，减少设计时间，缩短设计周期期期期。

优化方法在机械设计中的应用，既可以使方案在优化方法在机械设计中的应用，既可以使方案在优化方法在机械设计中的应用，既可以使方案在优化方法在机械设计中的应用，既可以使方案在规定的设计要求下达到某些优化的结果，又不必规定的设计要求下达到某些优化的结果，又不必规定的设计要求下达到某些优化的结果，又不必规定的设计要求下达到某些优化的结果，又不必耗费过多的计算工作量。

因此，产品结构，生产耗费过多的计算工作量。

因此，产品结构，生产工艺等的优化已经成为市场竞争的一种手段。

工艺等的优化已经成为市场竞争的一种手段。

优化方法不仅用于产品结构的设计、工艺方案的优化方法不仅用于产品结构的设计、工艺方案的优化方法不仅用于产品结构的设计、工艺方案的优化方法不仅用于产品结构的设计、工艺方案的选择，也用于运输路线的确定、商品流通量的调选择，也用于运输路线的确定、商品流通量的调选择，也用于运输路线的确定、商品流通量的调选择，也用于运输路线的确定、商品流通量的调配、产品配方的配比等等。

目前，优化方法在机配、产品配方的配比等等。

目前，优化方法在机械、冶金、石油、化工、电机、建筑、宇航、造械、冶金、石油、化工、电机、建筑、宇航、造械、冶金、石油、化工、电机、建筑、宇航、造械、冶金、石油、化工、电机、建筑、宇航、造船、轻工等部门都已经得到了广泛的应用。

船、轻工等部门都已经得到了广泛的应用。

三三.机械优化设计发展概况机械优化设计发展概况在第二次世界大战以前，用于解决最优化问题的在第二次世界大战以前，用于解决最优化问题的在第二次世界大战以前，用于解决最优化问题的在第二次世界大战以前，用于解决最优化问题的数学方法仅限于古典的微分法和变分法。

在第二数学方法仅限于古典的微分法和变分法。

在第二次世界大战期间，由于军事上的需要产生了运筹次世界大战期间，由于军事上的需要产生了运筹次世界大战期间，由于军事上的需要产生了运筹次世界大战期间，由于军事上的需要产生了运筹学，提供了许多用古典的微分法和变分法所不能学，提供了许多用古典的微分法和变分法所不能学，提供了许多用古典的微分法和变分法所不能学，提供了许多用古典的微分法和变分法所不能解决的最优化方法。

解决的最优化方法。

20202020世纪世纪世纪世纪50505050年代末数学规划方年代末数学规划方年代末数学规划方年代末数学规划方法首次用于结构优化设计，并成为优化设计中寻法首次用于结构优化设计，并成为优化设计中寻法首次用于结构优化设计，并成为优化设计中寻法首次用于结构优化设计，并成为优化设计中寻优方法的理论基础。

优方法的理论基础。

最优化技术是在数学规划方法的基础上，在最优化技术是在数学规划方法的基础上，在最优化技术是在数学规划方法的基础上，在最优化技术是在数学规划方法的基础上，在20202020世世世世纪纪纪纪60606060年代初由于电子计算机引入结构设计领域后年代初由于电子计算机引入结构设计领域后年代初由于电子计算机引入结构设计领域后年代初由于电子计算机引入结构设计领域后而逐步形成和发展起来的一种有效的设计方法。

而逐步形成和发展起来的一种有效的设计方法。

几十年来，最优化设计方法已陆续应用到建筑结几十年来，最优化设计方法已陆续应用到建筑结几十年来，最优化设计方法已陆续应用到建筑结几十年来，最优化设计方法已陆续应用到建筑结构、化工、冶金、铁路、航空、造船、机械、车构、化工、冶金、铁路、航空、造船、机械、车构、化工、冶金、铁路、航空、造船、机械、车构、化工、冶金、铁路、航空、造船、机械、车辆、自动控制系统、电力系统以及电机、电器等辆、自动控制系统、电力系统以及电机、电器等辆、自动控制系统、电力系统以及电机、电器等辆、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。

工程设计领域，并取得了显著效果。

近年发展起来的计算机辅助设计近年发展起来的计算机辅助设计近年发展起来的计算机辅助设计近年发展起来的计算机辅助设计（CAD）（CAD）（CAD）（CAD），在引入，在引入，在引入，在引入优化设计方法后，在其设计过程中既能够不断选优化设计方法后，在其设计过程中既能够不断选优化设计方法后，在其设计过程中既能够不断选优化设计方法后，在其设计