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《机械优化设计》实验报告目录1.进退法确定初始区间......................................... 错误!未定义书签。
进退法基本思路.......................................... 错误!未定义书签。
进退法程序框图.......................................... 错误!未定义书签。
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2.黄金分割法................................................. 错误!未定义书签。
黄金分割法流程图......................................... 错误!未定义书签。
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3.牛顿型法................................................... 错误!未定义书签。
牛顿型法基本思路......................................... 错误!未定义书签。
阻尼牛顿法的流程图...................................... 错误!未定义书签。
题目.................................................... 错误!未定义书签。
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一、实验目的本次实验旨在通过计算机编程，加深对机械优化设计方法的理解，掌握常用的优化算法，并能够利用计算机解决实际问题。
二、实验内容1. 黄金分割法（1）实验原理黄金分割法是一种常用的优化算法，适用于一元函数的极值求解。
其基本原理是：在给定初始区间内，通过迭代计算，逐步缩小搜索区间，直到满足收敛条件。
（2）实验步骤① 设计实验程序，实现黄金分割法的基本算法。
② 编写函数，用于计算一元函数的值。
③ 设置初始区间和收敛精度。
④ 迭代计算，更新搜索区间。
⑤ 判断是否满足收敛条件，若满足则输出结果，否则继续迭代。
（3）实验结果通过编程实现黄金分割法，求解函数f(x) = x^3 - 6x^2 + 9x + 1在区间[0, 10]内的极小值。
实验结果显示，该函数在区间[0, 10]内的极小值为1，且收敛精度达到0.001。
2. 牛顿法（1）实验原理牛顿法是一种求解非线性方程组的优化算法，其基本原理是：利用函数的导数信息，逐步逼近函数的极值点。
（2）实验步骤① 设计实验程序，实现牛顿法的基本算法。
② 编写函数，用于计算一元函数及其导数。
③ 设置初始值和收敛精度。
④ 迭代计算，更新函数的近似值。
⑤ 判断是否满足收敛条件，若满足则输出结果，否则继续迭代。
（3）实验结果通过编程实现牛顿法，求解函数f(x) = x^3 - 6x^2 + 9x + 1在区间[0, 10]内的极小值。
实验结果显示，该函数在区间[0, 10]内的极小值为1，且收敛精度达到0.001。
3. 拉格朗日乘数法（1）实验原理拉格朗日乘数法是一种求解约束优化问题的优化算法，其基本原理是：在约束条件下，构造拉格朗日函数，并通过求解拉格朗日函数的驻点来求解优化问题。
（2）实验步骤① 设计实验程序，实现拉格朗日乘数法的基本算法。
② 编写函数，用于计算目标函数、约束函数及其导数。
③ 设置初始值和收敛精度。
④ 迭代计算，更新拉格朗日乘数和约束变量的近似值。
本文由【中文word文档库】收集实验一机构运动简图测绘分析机构的组成可知，任何机构都是由许多构件通过运动副的联接而构成的。
这些组成机构的构件其外形和结构往往是很复杂的，但决定机构各部分之间相对运动关系的是原动件的运动规律、运动副类型及运动副相对位置的尺寸，而不是构件的外形（高副机构的轮廓形状除外）、断面尺寸以及运动副的具体结构。
因此，为了便于对现有机构进行分析或设计新机构，可以撇开构件、运动副的外形和具体构造，而只用简单的线条和符号代表构件和运动副，按比例定出各运动副的位置，以此表示机构的组成和运动情况。
这种表示机构相对运动关系的简单图形称为机构运动简图。
掌握机构运动简图的绘制方法是工程技术人员进行机构设计、机构分析、方案讨论和交流所必需的。
一、实验目的1．对运动副、零件、构件及机构等概念建立实感；2．熟悉并运用各种运动副、构件及机构的代表符号；3．学会根据实际机械或模型的结构测绘机构运动简图；4．验证和巩固机构自由度计算方法和机构运动是否确定的判定方法。
二、实验设备及用具1．各种机构和机器的实物或模型2．直尺、圆规、铅笔、橡皮、草稿纸（自备）三、机构运动简图绘制的方法及步骤1．了解待绘制机器或模型的结构、名称及功用，认清机械的原动件、传动系统和工作执行构件。
2．缓慢转动原动件，细心观察运动在构件间的传递情况，了解活动构件的数目。
3. 根据相连接的两构件间的接触情况和相对运动特点，判定机构中运动副种类、个数和相对位置。
在了解活动构件的数目及运动副的数目时，需注意以下两种情况：①当两构件间的相对运动很小时，勿认为一个构件。
②由于制造误差和使用日久，同一构件各部分之间有稍许松动时，易误认为两个构件。
碰到这种情况，要仔细分析，正确判断。
3．要选择最能表示机构特征的平面为视图平面，同时，要将原动件放在一适当的位置，以使机构运动简图最为清晰。
4．在草稿纸上按规定的符号绘制机构运动简图，在绘制时，应从原动件开始，先画出运动副，再用粗实线连接属于同一构件的运动副，即得各相应的构件。
机械设计实验指导书实验⼀机械原理及机械设计陈列演⽰实验⼀、实验⽬的配合课堂教学及课程进度，为学⽣展⽰⼤量丰富的实际零件、实际机械、机构模型实例，使学⽣对实际机械系统增加感性认识，加深理解所学知识，开阔眼界。
拓宽思路，启迪学⽣的创造性思维并激发创新的欲望，培养学⽣最基本的观察能⼒、动⼿能⼒和创造能⼒。
⼆、实验设备及内容1) 机械零件陈列室；2)机构演⽰柜；3)⼤型机械陈列室；4)减速器陈列室，以及教学模型等。
三、参观要点l、观察各种机构的组成、⼯作原理及运动特点。
2、注意观察各种零件的种类、材料、⽤途、结构形式及加⼯⽅法。
3、思考各机械的机构运动简图。
4、注意观察各种零构件在机械中的安装情况及相互关系，注意零构件的定位与固定。
5、注意观察轴的⽀承⽅式；注意观察轴的安装位置是如何调整的、轴承是如何预紧的。
6、注意机械的润滑和密封⽅式。
7、注意观察机械的箱体结构及与其内部各零、构件的关系。
8、了解各种减速器的⽤途及结构形式，观察减速器内部零、构件的传动况。
四、注意事项1 注意⼈⾝安全；不要在实验室内跑动或打闹，以免被设备碰伤；特别应注意摇动设备时不要伤着⾃⼰或别⼈的⼿：2、爱护设备；摇动设备动作要轻，以免损坏设备；⼀般不要从设备或展台上拿下零件；若拿出零件，看完后应按原样复原，避免零件丢失。
3、不要随便移动设备，以免受伤或损坏设备。
4、注意仪表，不得穿拖鞋或⾚背进⼊实验室。
5、注意卫⽣，禁同学们随地吐痰和乱扔杂物，禁⽌脚踩桌椅板凳。
6、完成实验后，学⽣应将实验教室打扫⼲净，将桌椅物品摆整齐。
两种基本机构介绍⼀、连杆机构：平⾯连杆机构是由若⼲刚性构件⽤低副连接⽽成的机构，故⼜称平⾯低副机构。
由于平⾯连杆机构是低副机构，构件之间是⾯接触，所以单位接触⾯积上的压⼒较⼩，便于润滑，磨损少，寿命长，制造简单。
但它只能近似地实现给定运动规律。
平⾯连杆机构中结构最简单、应⽤最⼴泛的是四杆机构，其中曲柄(能回转360。
《机械设计》创意及综合设计型实验实验报告班级姓名学号实验一机械设计综合设计型实验（1）一、实验内容挠性传动（I）——V带传动二、自行设计及组装的实验台结构示意图1、综合实验台的系统图2、实验台的结构示意图3、实验台各构成模块的功能4、被试的挠性型号（1）V带型号5、带轮直径D1= D2=6、机电转速：额定三、实验测试数据（要求每组打印一份，每位学生复印后附于报告）P1、P2——输入端、输出端功率（KW）N1、N2——输入端、输出端的实际转速（r/min）N1/n2——转速比η——V带传动及链传动效率ε——带传动滑动率：ε=（V1-V2）/V1=1 - D2n2 / D1n1(%)四、四．绘制V带传动效率曲线（η-F）及滑动曲线（ε-F）五、思考题1、实验台组装时各模块间是如何联结的？它们的相对几何位置如何调整的？2、带传动的弹性滑动现象与打滑有何区别？它们产生的原因是什么？3、带传动效率与哪些因素有关？为什么？4、影响带传动的弹性滑动与传动能力的因素有哪些？为什么？当D1=D2时打滑发生在哪个轮子上？一、教师评语实验日期：年月日指导老师（签字）：实验二机械设计综合设计型实验（II）一、实验内容啮合传类型（I）——齿轮传动（硬齿面）二、自行设计及组装的实验台结构示意图1、综合实验台的系统图2、实验台的结构示意图3、实验台各构成模块的功能三、实验测试数据（要求每组打印一份，每个学生复印后附于报告）四、实测结果及绘制传动效率的曲线1、绘制单一传动的效率曲线（η-M1），M1为加载力矩2、绘制各传动的效率曲线比较（选做内容）五．思考题1、本实验台采用的是什么类型的传动？加载方式有什么特点？2、影响传动效率的因素有哪些？M1与η间是什么关系？可以采用什么措施提高效率？3、油温对传动效率有何影响？4、啮合传动中各种传动类型各有什么特点？5、通过实验讨论啮合传动与挠性传动主要特性如何？六．教师评语实验日期：年月日指导老师（签字）：。
实验一、平面机构组合及运动分析及仿真实验平面机构在机械工程中具有广泛的应用，它是很多种机械（例如装载机、压力机、自卸汽车、医疗床等）的主体机构。
所谓平面机构，是指构件在同一平面和相互平行的平面作相互非旋转运动的机构，如平面连杆机构、平面齿轮机构、平面凸轮机构和平面槽轮机构等。
由于生产上对机构运动形式、运动规律和机构性能等方面要求的多样性和复杂性，以及单一机构性能的局限性，以致仅仅采用某一种基本机构往往不能满足设计要求，因而常常需要进行机构的变异与组合。
如在平面连杆机构设计中，可以对曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构等基本类型进行变异，从而获得许多新的平面连杆机构。
此外，也可以在平面连杆机构、平面齿轮机构、平面凸轮机构和平面槽轮机构之间进行组合，以获得新的组合机构。
机构组合是机构创新设计最基本的途径之一。
开设平面机构组合及性能分析实验，是培养学生机械创新意识与创新能力的有效措施。
一、实验目的（1）利用各种给定的平面机构，根据提供的拼装题目（方案）进行搭接，获得一个完整的机械传动方案，加深对机构组成的理解；（2）利用各种给定的平面机构，根据想像力进行机构搭接，获得新的组合机构或机械传动方案，进行机械创新设计的实际训练；（3）在机构搭接或组合的基础上，进行机构性能的数字化分析，即对机构的运动参数（位移、速度、加速度、角位移、角速度和角加速度）进行测试，并做出仿真曲线进行分析比较，培养运动性能的数字化分析能力。
二、实验台结构与原理本实验在PJC-B型平面机构组合及性能数字化分析实验台上进行。
实验台主要由实验台台桌、支架、配套的机构元件以及计算机测试系统组成。
除此之外，还配备有一些标准零件和组装工具。
供实验用的配套的机构和机械元件有：皮带传动、齿轮（曲柄），齿轮齿条机构、凸轮机构、槽轮机构、可调节连杆、电机与传感器。
实验台采用适应高速动态参数测试的PCI数模采集卡进行数据采集，测试速度快、精度高、性能稳定。
机械设计综合实验指导书及实验报告班级学号姓名机械基础实验中心雷代明2017年3月第一部分机械设计实验一机械零件认知与分析实验一、实验目的1、熟悉常用的机械零件的基本结构，以便对所学理论知识产生一定的感性认识。
2、分析常用机械零件的基本构造及制造原理。
3、了解常用机械零件的实际使用情况。
二、实验内容通过观察，掌握常用的机械零件的基本结构及应用场合。
三、实验简介机械零件陈列观摩，共包括：(1)螺纹联接与应用(2)键、花键、销、铆、焊、铰接(3)带传动(4)链传动(5)齿轮传动(6)蜗杆传动(7)滑动轴承与润滑密封(8)滚动轴承与装置设计(9)轴的分析与设计(10)联轴器与离合器。
共10个陈列柜，罗列了机械设计内容中大多数常用的基本零件与标准件，并对相应的零件进行了结构和基本受力分析，联接和安装的基本方法的说明，有些常用的零件还给出了简单的应用举例。
通过本实验的观摩，学生可以对照书本所学的基本内容，初步领会机械设计的一些常用零部件的基本设计与应用原理，从而达到举一反三的教学目的，对其所学的课本理论知识进一步巩固和深化。
四、实验要求1、学生必须带上课本，以便于与书本内容进行对照观察。
2、进入实验室必须保持安静，不得大声喧哗，以免影响其他同学。
3、不得私自打开陈列柜，不得用手触摸各种机械零件模型。
4、服从实验人员的安排，认真领会机械零件的构造原理。
五、思考题1、常用螺纹联接的方法有哪些?2、说明无键联结的优缺点．3、在带传动中，带张紧的方法有哪些?4、轴上零件轴向常用的定位方法有哪些?举例说明。
第二章滑动轴承实验实验二滑动轴承基本性能实验一、概述滑动轴承用于支承转动零件，是一种在机械中被广泛应用的重要零部件。
根据轴承的工作原理，滑动轴承属于滑动摩擦类型。
滑动轴承中的润滑油若能形成一定的油膜厚度而将作相对转动的轴承与轴颈表面分开，则运动副表面就不发生接触，从而降低摩擦、减少磨损，延长轴承的使用寿命。
根据流体润滑形成原理的不同，润滑油膜分为流体静压润滑(外部供压式)及流体动压润滑(内部自生式)，本章讨论流体动压轴承实验。
《机械设计》实验指导书前言实验是机械设计课程中重要的实践性环节，通过实验不仅可以验证理论知识，加深对理论知识的理解，而且可以培养同学的动手能力，观察分析能力和勇于探索的创新精神。
机械设计实验是《机械设计》课程的重要实践环节，其教学目标是使学生更好地理解和深刻地把握课程的基本知识，并在此基础上训练学生动手能力、综合分析问题和创新设计的能力，按照《机械设计》课程教学大纲的要求，编写了此实验指导书，设置的具体实验项目：带传动效率实验、轴系结构设计与分析实验、减速器拆装实验3项实验。
实验一 带传动效率实验实验学时：2 实验类型：验证一、实验目的了解带传动实验台的组成和工作原理；观察带传动中的弹性滑动现象，以及它们与带传递的载荷和转速之间的关系。
测定传动效率和滑动率与所传递的载荷和转速之间的关系，绘制带传动的效率曲线和滑动曲线。
二、实验原理、方法和手段带传动原理是张紧在至少两轮上带作为中间挠性件，靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力。
带传动的效率，当主动轮与从动轮直径相等，即传动比i=1时，可按下式求得1122n T n T ==主动轮的功率从动轮的功率η式中：T 1 ——输入力矩，N·m ；T 2 ——输出力矩，N·m ； n 1 ——输入转速，r/min ； n 2 ——输出转速，r/min 。
由于带的紧边与松边拉力不等，使带的两边弹性形变不等引起带与轮面的微量相对滑动称为弹性滑动。
带传动在工作中的滑动程度用滑动系数ε表示，它是随负载的大小而变化的。
可按下式求得121n n n -=ε 式中： n 1 ——输入转速，r/min ； n 2 ——输入转速，r/min 。
滑动曲线就是表示带在不同负载时滑动的程度的曲线，可分别以主动轮转速和负荷档位为横坐标，以滑动系数ε为纵坐标来绘制。
三、实验条件1．柜式带传动效率测试分析实验台。
2．笔、草稿纸(此项自带)。
四、实验内容与步骤1．根据实验要求加初拉力（调整张紧螺丝）。
《机械优化设计》实验报告目录1.进退法确定初始区间1.1 进退法基本思路：按照一定的规则试算若干个点，比较其函数值的大小，直至找到函数值按“高-低-高”变化的单峰区间。
1.2 进退法程序框图1.3 题目：用进退法求解函数()2710f x x x =-+的搜索区间1.4 源程序代码及运行结果#include <stdio.h>#include <math.h>main(){float h,h0,y1,y2,y3,a1=0,a2,a3,fa2,fa3;scanf("h0=%f,y1=%f",&h0,&y1);h=h0;a2=h;y2=a2*a2-7*a2+10;if (y2>y1){h=-h;a3=a1;y3=y1;loop:a1=a2;y1=y2;a2=a3;y2=y3;}a3=a2+2*h;y3=a3*a3-7*a3+10;if (y3<y2){goto loop;}elseprintf("a1=%f,a2=%f,a3=%f,y1=%f,y2=%f,y3=%f\n",a1,a2,a3,y1,y2,y3);}搜索区间为0 62.黄金分割法2.1黄金分割法基本思路：通过不断的缩短单峰区间的长度来搜索极小点的一种有效方法。
按λ（618.0=λ）缩小比较)(x f 大小确定取舍区间。
2.2黄金分割法流程图2.3 题目：对函数()279f x x x =-+，给定搜索区间08x ≤≤时，试用黄金分割法求极小点2.4 源程序代码及结果：f=inline('x^2-7*x+9')a=0;b=8;eps=0.001;a1=b-0.618*(b-a);y1=f(a1);a2=a+0.618*(b-a);y2=f(a2);while (abs(b-a)>eps)if (y1>=y2)a=a1;a1=a2;y1=y2;a2=a+0.618*(b-a);y2=f(a2);elseb=a2;a2=a1;y2=y1;a1=b-0.618*(b-a);y1=f(a1);endendxxx=0.5*(a+b)f =Inline function:f(x) = x^2-7*x+9xxx =3.49973.牛顿型法3.1牛顿型法基本思路：在k x 邻域内用一个二次函数()x φ来近似代替原目标函数，并将()x φ的极小点作为对目标函数()f x 求优的下一个迭代点1k x +。
《机械设计》创意及综合设计型实验实验指导书广西大学机械设计实验室一、 目的与要求1、 根据给定的实验内容、设备及条件，通过实验，达到开发、培养提高学生的动手能力及综合设计实验的能力，了解、掌握机械运动的一般规律以及现代测试原理和方法，增强创新意识与工程实践能力。
实现预期实验目的。
2、 根据实验项目要求，进行有关“带传动”“链传动”“齿轮传动”“蜗杆传动”及“综合机械传动”等实验测试方法的选择、实验操作规程的制订、实验数据测试、实验结果分析及绘制实验装置的结构的简图。
二、 试验台结构、工作原理及控制柜1、 试验台结构及工作原理综合设计机械设计试验台由动力模块、传动模块、支承联结及调节模块、加载模块、测试模块及数据处理模块搭接而成，其工作原理系统图如下：本试验台利用传动模块中不同库件的选择及组合搭配，通过支承联结及调节模块的选择搭接，可构成17种实验模型，其中5种单级典型机械传动实验即传动实验台、链传动实验台、齿轮传动实验台、蜗杆传动实验台、及蜗杆传动实验台，和12种由带、链、齿轮相互组合的多级组合机械传动系统试验台带——齿轮传动实验台、齿轮——链传动实验台、带链传动实验台，带——齿轮——链——传动实验台等。
照片1 带动试验台照片2 齿动传动试验台图一2、控制柜本试验台的控制与测量系统（除传感器以外）集中配置于一个控制柜中。
控制柜的正面布置如图一。
图中：①计算机显示器②计算机键盘和鼠标③JX-1机械效率仪④稳流电源⑤主电机控制按钮及指示灯⑥传感器电机控制按钮及指示灯，从左至右分别停（电机正、反转的停止）、正转（电机正转）、反转（电机反转）。
三、提供设备如下1、动力库（1）普通电机额定功率 1.5KW 满载转速1500r/min（2）交频交流电机额定功率 1.5KW 转速0——6000 r/min2、测试库（1）转速转矩测量仪额定转矩50N.m转速范围0——6000r/min（2）机械效率仪（3）温度测量仪（4）振动与噪声测量仪（5）磨损状态监测仪（6）直读式铁谱仪（7）分析式铁谱仪3、传动库（1）常用减速器圆柱齿轮减速器若干蜗杆减速器若干摆线针轮减速器若干（2）常用基础传动件①V型带传动小带轮（A型、B型）若干大带轮（A型、B型）若干普通V带（A型、B型）若干②链传动小链轮（A型、B型）若干大链轮（A型、B型）若干滚子链（A型、B型）链条若干4、加载库（1）磁粉制动器额定转矩50N.m（2）系列化扭杆5、联结、调节库（1）轴系联接件①各种规格弹性联轴器若干②各种规格联接键若干③各种规格轴端锁紧螺母及垫片若干（2）联结轴系①①联结轴若干②②滚动轴承若干③轴承座若干（3）联接螺、垫片、螺母①①各种规格T型联接螺、垫片、螺母若干②②各种规格普通联接螺、垫片、螺母若干（4）基础平台若干（5）支撑平台若干（6）调节导轨若干（7）中心高调节装置①中心高调节平台若干②调节螺、垫片、螺母若干③组合调节套筒若干6、文件、工具库①相关设备、仪器文件、资料②组合装拆、测量工具四、实验内容1、实验方案设计2、传动方案选择设计3、测试方案及测试仪器选择设计4、实验装置搭建及调试5、实验操作规程的制订6、实验结果测试7、绘制实验装置的结构简图8、实验结果分析报告五、注意事项1、增强创新意识与工程实践能力，树立严肃认真、一丝不苟的工作精神，养成实验时的正确方法和良好习惯，维护国家财产不受损失；2、注意保持实验室内整洁，严格遵守实验室的规章制度；3、实验装置搭建完成后，须经指导老师检查、审定后方可开机操作；4、实验时应严格遵守设备及仪器操作规程，注意人身安全，安全用电；5、实验结束后应整理全部仪器、装置及附件，并恢复原位；6、认真完成实验报告。
MATLAB优化工具箱 实验指导书
执笔人：丁智平 审核人：吴吉平
湖南工业大学机械工程学院 “MATLAB优化工具箱”实验指导书 一、实验类型 验证性实验 二、实验目的 熟悉Matlab7.0软件的界面和基本功能，了解Matlab优化工具箱的常用算法； 使用Matlab优化工具箱的fminunc/fminsearch函数求解多变量非线性无约束优化问题； 使用Matlab优化工具箱的fmincon函数求解多变量非线性约束优化问题。 三、实验设备与软件 台式计算机，Matlab7.0软件。 四、实验内容 求解多变量非线性无约束优化问题和约束优化问题的最优解。 要求：（1）编写求解优化问题的M文件； （2）在命令窗口输入求解优化问题的命令，并得出计算结果。 五、实验方法与步骤 一、Matlab优化工具箱基础 1.开启计算机，启动Matlab7.0，进入Matlab软件的命令窗口界面，了解并熟悉工具栏的功能； 2. 编写标量优化问题的M文件； 3.在命令窗口输入求解标量优化问题命令，得出计算结果。 算题： 1) f=x2-10x+36 最优解：x*=5.0；f(x*)=11.0 2) f=x4-5x3+4x2-6x+60 最优解：x*=3.2796；f(x*)=22.6590 3) f=(x+1)(x-2)2 最优解：x*=2.0；f(x*)=0 二、多变量无约束非线性最优化问题求解 1. 开启计算机，启动Matlab7.0，进入Matlab软件的命令窗口界面； 2. 编写无约束优化问题的M文件； 3. 在命令窗口输入求解无约束优化问题命令，得出计算结果。 算题： 1) f=4(x1-5) 2+( x2-6) 2 初始点：x0=[8，9]T；f(x0)=45 最优解：x*=[5，6]T；f(x*)=0 2) f=(x12+x2-11)2+( x1+ x22-7)2 初始点：x0=[1，1]T；f(x0)=106 最优解：x*=[3，2]T；f(x*)=0 3) f=[1.5- x1(1- x2)]2+[2.25- x1(1- x2 2)]2+[2.625- x1(1- x23)]2 初始点：x0=[2，0.2]T；f(x0)=0.529 最优解：x*=[3，0.5]T；f(x*)=0 4) f=( x12+12 x2-1)2+(49 x1+49 x2+84 x1+2324 x2-681)2 初始点：x0=[1，1]T；f(x0)=3330769 最优解：x*=[0.336285，0.268126]T；f(x*)=5.431817 5) f=( x1+10 x2)2+5(x3- x4)2+( x2-2 x3)4+10(x1- x4)4 初始点：x0=[3，-1，0，1]T；f(x0)=215 最优解：x*=[0，0，0，0]T；f(x*)=0 三、多变量非线性约束最优化问题求解 1. 开启计算机，启动Matlab7.0，进入Matlab软件的命令窗口界面； 2. 编写有约束优化问题的M文件； 3. 在命令窗口输入求解有约束优化问题命令，得出计算结果。 算题： 1) f=( x1-2)2+( x2-1)2 g1= x12-x2≤0 g2= x1+x2-2≤0 初始点：x0=[3，3]T；f(x0)=5 最优解：x*=[1，1]T；f(x*)=1 2) f= x23[( x1-3)2-9]/273≤0 g1=x2-x1/3≤0 g2=-x1+x2/3≤0 g3=x1+x2/3-6≤0 g4=-x1≤0 g5=-x2≤0 初始点：x0=[1，5]T；f(x0)=-13.3646 最优解：x*=[4.5，2.59808]T；f(x*)=-2.53125 3) f=1000- x12-2x2 2-x32-x1x2-x1x3 g1=-x1≤0 g2=-x2≤0 g3=-x3≤0 g4=x12+x22+x3 2-25=0 g5=8x1+14x2+7x3-56=0 初始点：x0=[2，2，2]T；f(x0)=976 最优解：x*=[3.512，0.217，3.552]T；f(x*)=961.715 4) f=100(x2-x12)2+(1-x1)2+90(x4-x32)2+(1-x3)2+10[(x2-1)2+(x4-1)2]+19.8(x2-1)(x4-1) -10≤x1≤10 -10≤x2≤10 -10≤x3≤10 -10≤0x4≤10 初始点：x0=[-3，-1，-3，-1]T；f(x0)=19191.2 最优解：x*=[1，1，1，1]T；f(x*)=0 六、实验报告格式及要求 《机械优化设计》课程实验报告 学院： 系： 专业： 年级： 姓名： 学号： 组_______ 实验时间： 指导教师签字： 成绩：
Matlab优化工具箱 一、实验目的和要求 熟悉Matlab7.0软件的界面和基本功能，了解Matlab优化工具箱的常用算法； 使用Matlab优化工具箱的fminunc/fminsearch函数求解多变量非线性无约束优化问题； 使用Matlab优化工具箱的fmincon函数求解多变量非线性约束优化问题。 二、实验设备和软件 台式计算机，Matlab7.0软件。 三、实验内容 求解下列优化问题的最优解。要求：（1）编写求解优化问题的M文件，（2）在命令窗口输入求解优化问题的命令，并得出计算结果。 1、标量优化问题 1) f=x2-10x+36 2) f=x4-5x3+4x2-6x+60 3) f=(x+1)(x-2)2 2、多变量非线性无约束优化问题 1) f=4(x1-5) 2+( x2-6) 2 初始点：x0=[8，9]T； 2) f=(x12+x2-11)2+( x1+ x22-7)2 初始点：x0=[1，1]T； 3) f=[1.5- x1(1- x2)]2+[2.25- x1(1- x2 2)]2+[2.625- x1(1- x23)]2 初始点：x0=[2，0.2]T； 4) f=( x12+12 x2-1)2+(49 x1+49 x2+84 x1+2324 x2-681)2 初始点：x0=[1，1]T； 5) f=( x1+10 x2)2+5(x3- x4)2+( x2-2 x3)4+10(x1- x4)4 初始点：x0=[3，-1，0，1]T； 3、多变量非线性约束优化问题 1) f=( x1-2)2+( x2-1)2 g1= x12-x2≤0 g2= x1+x2-2≤0 初始点：x0=[3，3]T； 2) f= x23[( x1-3)2-9]/273≤0 g1=x2-x1/3≤0 g2=-x1+x2/3≤0 g3=x1+x2/3-6≤0 g4=-x1≤0 g5=-x2≤0 初始点：x0=[1，5]T； 3) f=1000- x12-2x2 2-x32-x1x2-x1x3 g1=-x1≤0 g2=-x2≤0 g3=-x3≤0 g4=x12+x22+x3 2-25=0 g5=8x1+14x2+7x3-56=0 初始点：x0=[2，2，2]T 4) f=100(x2-x12)2+(1-x1)2+90(x4-x32)2+(1-x3)2+10[(x2-1)2+(x4-1)2]+19.8(x2-1)(x4-1) -10≤x1≤10 -10≤x2≤10 -10≤x3≤10 -10≤0x4≤10 初始点：x0=[-3，-1，-3，-1]T； 四、M文件、在命令窗口输入的求解命令清单及计算结果记录 五、质疑和建议
执笔人：丁智平 2007年8月5日 审核人：吴吉平 2007年8月13日 批准人：胡成武 2007年8月21日 目标函数的M文件: sjlxfun.m pp249一维搜索方法习题 1.1） function f =sjlxfun(x) f=x^2-10*x+36 1.2） function f =sjlxfun(x) f=x^4-5*x^3+4*x^2-6*x+60 1.3） function f =sjlxfun(x) f=(x+1)*(x-2)^2 pp249无约束优化方法习题 2.1） function f =sjlxfun(x) f=4*(x(1)-5)^2+(x(2)-6)^2 2.2） function f =sjlxfun(x) f=(x(1)^2+x(2)-11)^2+(x(1)+x(2)^2-7)^2 2.3） function f =sjlxfun(x) f=(1.5-x(1)*(1-x(2)))^2+(2.25-x(1)*(1-x(2)^2))^2+(2.625-x(1)*(1-x(2)^3))^2 % 2.4） function f =sjlxfun(x) f=(x(1)^2+12*x(2)-1)^2+(49*x(1)+49*x(2)+84*x(1)+2324*x(2)-681)^2 2.5） function f =sjlxfun(x) f=(x(1)+10*x(2))^2+5*(x(3)-x(4))^2+(x(2)-2*x(3))^4+10*(x(1)-x(4))^4 pp250约束优化方法习题 3.1） function f =sjlxfun(x) f=(x(1)-2)^2+(x(2)-1)^2 3.2） function f =sjlxfun(x) f=x(2)^3*((x(1)-3)^2-9)/27/sqrt(3) 3.3） function f =sjlxfun(x) f=1000-x(1)^2-2*x(2)^2-x(3)^2-x(1)*x(2)-x(1)*x(3) 3.4）
