按设备处格式机械优化设计实验指导书.doc

《机械优化设计》
实验指导书

吴和平 谢宋良 编 写

广东工业大学机电工程学院
二00六 年7月印刷

实验项目名称: 一维优化程序的设计、调试与运用
实验项目性质: 普通
所属课程名称: 高等机械创新设计
实验计划学时: 课内2学时

一、实验目的
通过本实验使学生了解常用一维优化方法的基本原理和特点,并通过对某种具体方法的编程调试及验证，加深对该方法基本理论的理解，并培养学生独立编程能力。
二、实验内容和要求
学生自主从进退法、黄金分割法、二次插值法中任选一种，自编程序，调试验证后对实验指导书中所给一维问题进行求解。
三、实验主要仪器设备和材料
计算机
四、实验方法、步骤及结果测试
1、复习教材中有关一维优化的基本理论与基本方法；
2、选定某种方法，根据其算法框图编程；
3、在计算机上用例题调试、验证；
4、用调试好的程序求解下列所给一维优化问题。

用自编优化程序求解下列一维优化问题：

1、
搜索区间：[1，3]，迭代精度E1=10-5

2、
搜索区间：[1，10]，迭代精度E1=10-5

3、
搜索区间：[-3，6]，迭代精度E1=10-5

4、
搜索区间：[0，6]，迭代精度E1=10-5

五、思考题
1、常用一维优化方法有哪些？
2、进退法、黄金分割法、二次插值法基本原理是什么？各有什么特点？
六、实验报告内容要求
1、所选优化方法基本原理简述；
2、自编优化方法程序的打印文本；
3、考核题计算结果。
4、思考题解答。
实验项目名称: 多维无约束优化程序的设计、调试与运用
实验项目性质: 普通
所属课程名称: 高等机械创新设计
实验计划学时: 课内2学时
一、实验目的
通过本实验使学生了解常用多维无约束优化方法的基本原理和特点，并通过对某种具体方法的编程、调试及验证，加深对该设计方法基本理论的理解，并培养学生计算机编程能力。
二、实验内容
学生自主从常用的坐标轮换法、鲍威尔法、变尺度法中任选一种,根据算法框图编程或对已有程序进行调试、验证，并对实验指导书中所给多维无约束问题进行求解。
三、实验主要仪器设备和材料
计算机
四、实验方法、步骤及结果测试
1、复习常用多维无约束优化方法的基本理论与基本方法；
2、选定某方法，根据其算法框图编程或阅读所提供的程序；
3、在计算机上用例题调试、验证；
4、用调试好的程序求解下列所给多维无约束优化问题。

用调试好的程序求解下列无约束问题：

变量一的搜索区间：[1，10]
变量二的搜索区间：[-2，8]
収敛精度：EP=10-5

变量一的搜索区间：[0，10]
变量二的搜索区间：[1，7]
収敛精度：EP=10-5

变量一的搜索区间：[-3，10]
变量二的搜索区间：[-2，7]
収敛精度：EP=10-5

五、思考题
1、常用多维无约束优化方法有哪些？
2、坐标轮换法、鲍威尔法、变尺度法基本原理是什么？各有什么特点？
六、实验报告内容要求
1、所选优化方法基本原理简述；
2、自编优化方法程序的打印文本；
3、考核题计算结果。
4、思考题解答。
实验项目名称: 多维有约束优化程序的调试与运用
实验项目性质: 普通
所属课程名称: 高等机械创新设计
实验计划学时: 课内2学时
一、实验目的
通过本实验使学生了解常用多维有约束优化方法的基本原理和特点，并通过对某种具体方法的程序调试及验证，加深对该设计方法的基本理论的理解，并掌握常用优化程序的使用方法。
二、实验内容
阅读理解已调试好的复合形法程序，并对该程序加以验证，用该程序对实验指导书中所给多维有约束问题进行求解。
三、实验主要仪器设备和材料
计算机
四、实验方法、步骤及结果测试
1、复习常用多维有约束优化的基本理论与基本方法；
2、根据复合形法算法框图阅读理解所提供的程序；
3、用例题调试并验证；
4、用调试好的程序求解下列多维有约束优化问题。

用复合形法优化程序求解下列有约束问题：
1、

变量一的搜索区间：[-2，10]
变量二的搜索区间：[-3，6]
收敛精度：EP=10-6

2、

变量一的搜索区间：[-3，10]
变量二的搜索区间：[-1，6]
收敛精度：EP=10-6

3、

变量一的搜索区间：[-10，10]
变量二的搜索区间：[1，20]
收敛精度：EP=10-6

五、思考题
1、常用多维有约束优化方法有哪些？
2、复合形法基本思想是什么？有什么特点？
六、实验报告内容要求
1、复合形法基本原理简述；
2、该方法的程序框图；
3、考核题计算结果。
4、思考题解答。

实验项目名称: 连杆机构优化设计（课本最后一章例子）
实验项目性质: 综合
所属课程名称: 高等机械创新设计
实验计划学时: 课内2学时
一、实验目的
通过本实验使学生了解运用优化设计方法解决实际问题的
一般步骤及方法，培养学生灵活运用优化设计方法解决工程实
际问题能力。
二、实验内容
学生根据自己的兴趣对某一小型机械设计问题进行优化设计。
三、实验主要仪器设备和材料
计算机
四、实验方法、步骤及结果测试
对所选机械设计问题（如下列连杆机构再现轨迹的优化设计）建立数学模型；然后选择恰当的优化方法编程或用实验三中已调试好的复合形法程序计算。并对计算机输出结果进行分析。

连杆机构再现轨迹的优化设计
已知给定轨迹曲线，其上１２个主要点的坐标见下表，并给定。（该机构主要传递运动，对动力特性要求不高）。试设计一曲柄摇杆机构，使其连杆上点Ｍ的连杆曲线最佳逼近已知曲线.

点序号
1
2
3
4

76.5729702
77.4418952
66.3507741
47.5287212

112.452237
77.7668268
61.1583279
57.6146552

00
300
600
900
点序号
5
6
7
8

27.4407208
11.7995623
4.8772679
8.82107496

66.1235445
85.0002689
110.672404
137.032707

1200
1500
1800
2100
点序号
9
10
11
12

22.9543668
43.4087674
63.2168369
73.7877577

160.899848
174.145809
173.413915
153.946189

2400
2700
3000
3300
五、思考题
1、什么是数学模型三要素？
2、如何确定计算机输出结果的正确与否？
六、实验报告内容
1、该机械设计的数学模型；
2、计算结果及其分析；
3、思考题解答。

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