优化设计课程大纲新
- 格式：doc
- 大小：72.50 KB
- 文档页数：5
《机械优化设计》课程教学大纲
制定人：教学团队审核人：***开课学院审核人：****
课程名称：机械优化设计／Optimization Methods for Machine Design
课程代码：011113
适用层次（本/专科）：本科
学时：32学分：2 讲课学时：24 上机/实验等学时：6 ，考核：2 考核方式：考查先修课程：线性代数、高等数学、材料力学、C语言
适用专业：机械工程及其自动化等
教材：孙靖民．机械优化设计．机械工业出版社．2006．
主要参考书：
1.叶元烈．机械优化理论与设计．中国计量出版社．2001
2.陈立周．机械优化设计方法．冶金工业出版社．2009
一、本课程在课程体系中的定位
本课程是为机械工程自动化专业的一门选修课。
其任务是使学生初步掌握优化设计的一些基本理论和方法，并尝试解决机械设计中的实际问题。
二、教学目标
1.培养学生从全局的角度，思考问题、解决工程实际问题的意识。
2.培养学生从复杂多变的客观实际中，抽取有效信息，建立数学模型的能力。
3.培养学生利用数学模型进行定量分析与参数优选的素质。
三、教学效果
通过本课程的学习，学生可具备：
1.从全局的角度，思考问题、解决工程实际问题·的意识。
2.从复杂多变的机械、机构优化设计中，明确设计追求的目标、确定设计变量、提炼
系统约束条件，建立恰当的数学模型的能力。
3.掌握数学模型基本的求解方法。
4.熟练运用C、Matlab等软件，编写程序，求解数学模型的能力。
5.将模型求解结果还原至实际问题，并进行正确判断与科学决策的素质。
6.结合实际问题，修正与改进既有模型的能力。
四、教学内容与教学效果对照表
五、教学内容和基本要求
第一章优化设计总论
教学内容：
1.优化设计在工程设计的作用
2.优化设计的应用实例
3.优化设计的数学模型
4.优化设计问题的几何描述
5.优化设计的基本解法
教学要求：
1.明确什么是优化设计？优化设计在工程设计中的作用。
2.什么是优化设计的数学模型？数学模型包含哪些内容？
3.理解优化设计数学模型解的几何意义。
重点难点：
本章的重点是优化设计中数学模型的问题、也是本课程的核心。
本章的难点是优化设计数学模型解的几何意义，尤其是多维空间求优的几何描述较抽象。
第二章—维优化方法
教学内容：
1.函数的单峰值区间及确定
2.—维搜索的基本思想
3.黄金分割法
4.二次揷入法
教学要求：
1.掌握一维目标函数的求优问题
.为多维目标函数的优化打下基础
重点难点：
本章的重点是优化区间的确定及一维的优化方法的基本思想，难点是二次插入法。
第三章无约朿优化方法
教学内容
1.坐标轮换法
2.Powell法
3.梯度法
4.牛顿法
5.DFP变尺度法
教学要求：
1.掌握几种典型的无约朿优化方法
为学习约朿优化方法打好基础
重点难点：
本章重点是鲍威尔法、尤其重点掌握鲍威尔修正算法，本章难点是DFP变尺度法。
第四章约束优化设计
教学内容：
1.约束最优解及其一阶必要条件
2.约束坐标轮换法
3.随机方向法
4.复合形法
5.惩罚函数法
教学要求：
1.掌握几种常用的直接优化方法
2.掌握惩罚函数法
学会用Kuhn-Tucker条件判断迭代点是否为全局最优解
重点难点：
本章重点是复合形法、外点惩罚函数法，难点是Kuhn-Tucker条件
第五章机械优化设计实例
教学内容：
1.如何选择设计变量
2.如何正确建立优化设计的目标函数
3.如何合理地确定约束条件
4.数学模型的尺度变换
5.连杆机构优化设计题目要求及分析讲解
教学要求：
通过解决一个简单的机械优化设计问题使学生全面了解机械优化设计的全过程，初步掌握建立优化数学模型、选择优化方法、编制源程序、对上机运算结果进行分析的方法。
重点难点：
本章重点是学会如何根据具体的机械设计问题建立优化数学模型，本章的难点是如何正确选择优化方法。
六、实验（习题、上机等）内容和基本要求
七、本课程除课堂讲授外，主要采取实用案例训练、上机编程调试辅助教学形式。
1.实用案例训练
教师根据学生专业特点，选用若干综合性的工程实际问题，在课堂内通过互动讨论和教师要点讲解的方法，训练学生的建模能力。
2.上机
上机课的内容主要是编程软件求解数学模型的方法，要求学生会用C语言、Matlab 或优化设计工具包求解。
八、课时分配
九、课程考核
1.上课的基本要求（不迟到、早退、不无故缺课等），实用案例训练（包含上机）占30%。
2.期末考试占70%。
