什么是优化设计?

[拼音]：youhua sheji

[外文]：optimal design

从多种设计方案中选出最优方案的设计方法。这种方法以最优化的数学理论为基础，利用电子计算机作辅助工具，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足某些约束条件下，寻求最优设计方案。按照数学语言来描述优化设计，就是：求取满足约束条件并能使目标函数取极值的最优设计参数。

第二次世界大战期间，在军事上首先应用了优化技术。美国的R.L.福克斯等于1967年发表了第一篇机构最优化论文。C.S.贝特勒等于1970年用几何规划解决了液体动压轴承的优化设计问题后，优化设计在机械设计中得到应用和发展。在线性规划方面，已有求解上万个设计变量和几万个约束条件的大型程序；在非线性规划方面，已解决了成千个约束的优化设计问题。在优化方法上，研究出比已有方法可靠性好、规模大、有效性高和收敛速度快的二次规划等方法。在研究内容上，已转到机械加工、热能系统和机械动态性能方面的优化设计，其特点主要是节约能源和降低投资。

设计方案通常由设计参数确定，设计参数常用设计变量表示。用设计变量表达的目标性能的函数关系式称为目标函数。目标函数代表设计的某个最重要特征或是若干个特性的加权和。例如圆柱压缩螺旋d簧的设计，通常要求：

（1）限制最大变形量；

（2）在最大静载荷作用下不遭受破坏；

（3）避免共振；

（4）重量最轻。d簧的设计变量有d簧的直径、d簧丝的直径和d簧的圈数。若以d簧的重量做设计的目标函数，则它是d簧设计变量的函数。如以x1，x2，…，xn表示设计变量，则目标函数F(x)的一般表达式为

F(x)=F(x1，x2，…，xn)

约束条件又称约束函数，用来限制设计变量的选取范围和描述其间的相互关系，例如前述d簧设计中的①、②、③三项要求，可作为设计时必须满足的约束条件。约束条件也是设计变量的函数，一般表达为：Gj(x1，x2，…，xn)≤0，j＝1，2，…，m。d簧的约束条件有 3个不等式方程。

最常用的优化设计求解法是逐步逼近法，逐步逼近法有线性规划和非线性规划，而非线性规划又是工业设计上用得最多的一种优化设计方法。这种优化设计方法，多数采用迭代算法，其程序为：首先选择初始设计方案，然后按某种原则确定的方向进行搜索，从而产生一改进的设计方案，而后又以此改进的设计方案为初始设计方案，按上述原则继续搜索，如此反复搜索，直到求得一个满意的设计方案为止。

参考书目

Edward J.Haug and Jasbir S.Arora，Applied Optimal Design for Mechanical and Structure，A Wiley-Interscience Publ.， John Wiley and Sons，New York，1979.

参考文章

尾矿水综合利用系统优化设计废水治理水煤浆工业锅炉优势分析及系统优化设计实现废水治理抗生素废水处理工程优化设计及快速启动废水治理低低温和湿式电除尘器的绝缘优化设计及应用废水治理生物膜载体系统的优化设计废水治理客厅装修有几种优化设计形式？居家/装修

欢迎分享，转载请注明来源：内存溢出

原文地址: https://www.outofmemory.cn/bake/4715919.html