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无约束最优化设计方法研究

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无约束最优化设计方法研究

作者:韩腾郭虎刚王梦刘琳琳

来源:《中国科技博览》2017年第29期

[摘要]在产品设计中,经常需要从多种方案中确定一种最佳方案,确定最佳方案的方法就是最优化方法。最优化方法是随着电子计算机的广泛应用而发展起来的一门新的数学分支,可以将实际问题按其内在的规律抽象为某种形式的数学模型,然后利用计算机帮助寻找和判断最佳方案最优参数。其优化设计的本质就是最优化问题,即用数学语言来说,就是求一个一元函数或多元函数的极值问题。

[关键词]最优化方法;最优参数;极值问题。

中图分类号:R196 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)29-0181-01

1 绪论

现代设计是以现代设计思想、方法和手段为工具,进行系统的设计,将产品预期达到的功能在人、机、环境三者之间进行合理的分配。传统设计是现代设计基础,现代设计是传统设计的发展,因此现代设计并非是独立于传统设计的全新设计。现代设计需要满足功能、质量、工艺优良、经济合理和社会适用等原则。设计的产品应容易实现可制造性、可装配性和可测试性。产品投入社会后应满足环境友好性、环境适应性、人机优化性、可维修性、安全性、可安装性、可拆卸性和可回收性。

设计方法学研究现代理论与方法在设计领域中的应用。本身也构成现代科技发展的一个组成部分。设计方法学的研究在总结规律性,启发创造性的基础上促进了设计中的科学理论、合理方法、先进手段的综合运用。最优化设计方法一是分析设计任务,将实际问题转化为一个最优化问题,即建立优化问题的数学模型;二是选用适用的优化方法在计算机上求解数学模型,寻求最优设计方案。

本文分别采用三种成熟常见的最优化方法进行优化设计,以目标函数为求解依据通过程序求解,得到最优解。

2 现代产品设计进程

现代产品设计进程一般可分为四个阶段:产品规划(决策)、原理方案设计、技术设计、施工设计。

(1)产品规划阶段:该阶段就是进行待开发产品的需求分析、可行性分析、市场预测,确定产品设计参数及制约条件,最后提出详细的产品设计任务书(或设计要求表),作为产品

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