现代优化设计方法的现状和发展趋势
现代设计方法的研究现状与发展趋势
现代设计方法的研究现状与发展趋势摘要：本文论述了现代设计方法的主要内容和主要特点。
随着科学技术的飞速发展和人们对产品要求的提高，现代设计方法变得越来越重要 ,而且将会是各学科群之间相互交叉渗透的一门综合性学科。
【关键词】：现代设计方法设计产品引言科学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多,复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。
由于国际化市场的激烈竞争和用户对产品的功能、质量、价格、供货期、售后服务等要求越来越高，以及高新技术的飞速发展，以信息科学与微电子技术为代表的现代科学技术对制造业的渗透、改造和更新，使传统的制造技术演变成为一门涵盖从产品设计、制造、管理、销售到回收再生的全过程，跨多个学科且高度复杂化、集成化的先进制造技术。
柔性自动化，智能化，并行工程，虚拟制造，精密、微细加工等,是当今先进制造技术的发展趋势。
现代设计技术是现代制造技术的主体技术之一，也是先进制造技术的核心与灵魂，必将伴随着先进制造技术的发展,计算机和信息技术的进步,制造业生产模式的变革，竞争与合作的全球化,人们对生态环境、资源的关切和对产品品质多样化等方面的要求，而发生着深刻的变化。
一、现代设计方法的主要内容现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。
以满足市场产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的，以计算机辅助设计技术为主体，以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段，研究、改进、创造产品和工艺等活动过程所用到的技术和知识群体的总称.现代设计方法有:并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计、计算机辅助设计、动态设计、模块化设计、计算机仿真设计、人机学设计、摩擦学设计、反求设计、疲劳设计（一）并行设计并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式.强调产品开发人员一开始就考虑产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有相关因素的影响，把一切可能产生的错误、矛盾和冲突尽可能及早地发现和解决,以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。
离散变量结构优化设计的现状与发展
离散变量结构优化设计的现状与发展胡鸣(华南理工大学，广东广州510000)B商耍]结构优化按照设计变量}生质，可分为连续变量优化设计和离散变量优化设计两种。
相对连续变量结构优化设计而言，离散变量结构优化设计在工程上具有更大的意义联键词】离散变量；结构优化；设计方法结构优化按照设计变量性质，可分为连续变量优化设计和离散变量优化设计两种。
相对连续变量结构优化设计而言，离散变量结构优化设计在工程上具有更大的意义。
1离散变量结构优化设计发展现状结构优化设计，按设计变量的性质，可分为连续变量优化设计和离散变量优化设计。
建筑物尺寸以及钢筋、型钢规格型号等都不是连续变化的，因此传统的优化方法如各种梯度、对{禺算法等解析算法均无法胜任。
而且由于问题的规模较大，随之带来计算量急剧增加的“组合爆炸”问题也会使计算量急剧增加，因此努力选择适合一种基于离散变量的算法显得尤其重要。
离散变量结构优化设计的工程意义是很明显的，迄今为止结构优化设计实际应用较少的原因之一，就是现有的大多数优化设计用的是连续变量，这不符合工程实际需求。
而且连续变量优化解常常与离散变量忧化解有较大的差异。
2离散变量结构优化设计的特点和难点离散变量优化设计的最基本的特点就是设计变量的离散性，由此导致其数学模型中的目标函数和约束函数的不连续性，从而将连续变量优化的数学模型转化为不可微的；可行域转化为可行集，连续变量优化中的许多有效的解析数学算法和优越条件失去了意义。
这样离散变量优化的数学模型必然是一非凸规划，从而各种对偶算法也大大地失去了其有效性，因为对1禺间隙无法估算。
离散变量优化设计的难点在于：鳃析的数学工具显得力所难及，必须采用组合数学方法，而离散变量结构优化设计的问题在组合优化数学中属N P困难问题。
所谓N P问题是就计算复杂性而言的，计算复杂性是指解决问题随问题规模N增长而所需要的代价增长。
到目前为止，尚没有一种有效的方法可以求得这类问题的全局最优解，真正的全局最优解依然是人们力所不能及的。
中国设计现状和存在的主要问题论文
中国设计现状和存在的主要问题论文中国设计现状和存在的主要问题摘要：设计是一种创造性和艺术性的活动，在现代社会发挥着重要的作用。
中国设计行业在过去几十年里取得了快速的发展，成为全球设计界的重要一员。
然而，尽管取得了显著的成就，中国设计行业仍然面临着一些问题。
本文将探讨中国设计行业的现状和存在的主要问题，并提出相应的解决方案。
一、中国设计现状中国设计行业在过去几十年里呈现出快速发展的趋势。
国内优秀设计师涌现，设计理念和技术水平得到了大幅提升。
中国的设计作品在国际舞台上备受瞩目，一些中国品牌和产品不仅在国内市场大获成功，还在海外市场上取得了一定的市场份额。
设计教育也逐渐受到重视，越来越多的年轻人选择进入设计行业。
二、存在的主要问题尽管中国设计行业取得了巨大的发展，但还存在一系列问题。
1. 创新不足中国设计行业的创新能力相对较弱。
一些设计作品缺乏独特性和个性化，过于模仿国际设计风格。
创新是设计行业发展的核心要素，缺乏创新将使中国设计行业难以在国际舞台上与其他国家竞争。
2. 设计意识薄弱设计在中国社会中的地位相对较低，人们对设计的认识和理解有限。
在一些行业中，设计经常被忽视或被看作是一个次要的环节，这严重阻碍了设计行业的发展。
3. 人才培养不足当前，虽然中国的设计教育得到了重视，但在培养高素质设计师方面仍存在一定的不足。
目前存在着设计教育体制不够完善、教学理念陈旧的问题，同时设计师的职业发展路径和机会也相对有限。
三、解决方案要提升中国设计行业的发展水平，需要采取一系列措施来解决上述问题。
1. 鼓励创新政府和企业应该鼓励和支持设计师进行创新实践，提供良好的环境和激励机制。
同时，设计师们也应该主动学习并掌握前沿的设计理念和技术，不断提升自身的创新能力。
2. 提高设计意识加强设计教育，提高设计意识在社会中的地位。
政府可以加大对相关教育机构和研究机构的支持，培养出更多的设计人才，并加强与行业的紧密结合，将设计的重要性宣传给更多的人。
现代模具设计技术的现状及发展趋势
现代模具设计技术的现状及发展趋势现代模具设计技术是随着工业化的发展而不断完善和创新的。
随着信息技术的进步和人工智能的发展，模具设计技术也在不断地更新换代，为制造业的发展带来了许多新的可能性。
本文将就现代模具设计技术的现状及未来发展趋势进行探讨。
一、现代模具设计技术的现状1. CAD/CAM技术的应用随着CAD/CAM技术的广泛应用，模具设计中传统的手工绘图已经被数字化设计所取代。
CAD软件可以帮助工程师们实现对模具的三维设计，提高了设计效率和设计质量。
而CAM技术则可以将设计好的模具文件转化成数字化的加工路径，使得数控机床可以直接进行加工，减少了人为因素对模具精度的影响，提高了生产效率。
2. 快速成型技术的发展在现代模具设计中，快速成型技术如3D打印、激光烧结等技术的应用也越来越广泛。
这些技术可以快速制造出复杂形状的模具，并且可以根据需要进行定制化生产，大大缩短了模具制造周期和成本。
这种技术也为模具设计师提供了更多的设计自由度，使得一些传统难以实现的设计得以实现。
3. 智能化设计和制造随着人工智能和大数据技术的发展，智能化设计和制造也逐渐应用到了模具设计中。
通过人工智能算法对模具设计进行优化，可以使得模具的结构更加科学合理，提高了模具的使用寿命和生产效率。
智能制造技术也可以实现对模具生产过程的全程监测和控制，确保模具质量和稳定性。
这些技术的应用使得模具设计和制造变得更加智能、高效和可靠。
2. 材料和工艺的创新随着新材料和新工艺的不断推出，模具设计技术也将得到更多的可能性。
具有高强度和耐磨性的新型材料的应用，可以使得模具在高压力和高温环境下依然保持优秀的性能。
一些新型的表面处理工艺也可以提高模具的耐磨性和防腐蚀能力，延长模具的使用寿命。
3. 个性化定制化生产随着市场对个性化产品需求的不断增加，模具设计技术也需要不断提升以满足这种需求。
通过快速成型技术和智能设计技术，可以实现对模具的个性化定制，使得各种形状复杂、规格不同的产品都可以得到符合要求的模具。
结构优化设计国内外研究现状
结构优化设计国内外研究现状结构优化设计是一种通过改变结构的几何参数、材料和组织形态等方式，以提高机械结构性能的方法。
在国内外研究领域，结构优化设计得到了广泛关注和研究。
本文将从国内外研究的现状、研究方法、应用领域等方面进行介绍。
一、国内研究现状国内对结构优化设计的研究起步较晚，但近年来取得了显著进展。
在研究方法方面，国内学者主要应用数值优化方法，如有限元法、遗传算法、神经网络等，以提高结构的性能和效率。
在应用领域方面，国内研究主要集中在航空航天、汽车工程、建筑设计等领域，以满足复杂工程环境下的结构需求。
国外在结构优化设计方面的研究相对较早，并取得了丰硕的成果。
在研究方法方面，国外学者除了应用数值优化方法外，还注重开发新的优化算法。
例如，拓扑优化方法可以通过改变结构的拓扑形态来优化结构的性能。
在应用领域方面，国外研究领域广泛，包括航空航天、汽车工程、船舶工程、能源工程等。
三、研究方法结构优化设计的研究方法有多种，常用的方法包括有限元法、遗传算法、神经网络等。
其中，有限元法是一种通过将复杂结构离散化为简单的有限元单元，利用材料力学和结构力学的基本原理来分析结构的方法。
遗传算法是一种通过模拟生物进化过程中的自然选择和遗传机制，寻找最优解的方法。
神经网络是一种通过模拟人类神经系统的工作原理，实现数据处理和优化的方法。
四、应用领域结构优化设计在各种应用领域都具有广泛的应用价值。
在航空航天领域，结构优化设计可以通过改变飞机的机翼和机体结构，提高飞行速度、稳定性和燃油效率。
在汽车工程领域，结构优化设计可以改变车身结构、制动系统和悬挂系统，提高车辆的强度、刚度和安全性。
在建筑设计领域，结构优化设计可以改变建筑的支撑结构和材料，提高建筑的抗震性和自然通风效果。
结构拓扑优化的发展现状及未来
结构拓扑优化的发展现状及未来王超中国北方车辆研究所一、历史及发展概况结构拓扑优化是近20年来从结构优化研究中派生出来的新分支，它在计算结构力学中已经被认为是最富挑战性的一类研究工作。
目前有关结构拓扑优化的工程应用研究还很不成熟，在国外处在发展的初期,尤其在国内尚属于起步阶段。
1904 年Michell在桁架理论中首次提出了拓扑优化的概念。
自1964 年Dorn等人提出基结构法,将数值方法引入拓扑优化领域，拓扑优化研究开始活跃。
20 世纪80 年代初，程耿东和N. Olhoff在弹性板的最优厚度分布研究中首次将最优拓扑问题转化为尺寸优化问题，他们开创性的工作引起了众多学者的研究兴趣。
1988年Bendsoe和Kikuchi发表的基于均匀化理论的结构拓扑优化设计，开创了连续体结构拓扑优化设计研究的新局面。
1993年Xie.Y.M和Steven.G.P 提出了渐进结构优化法。
1999年Bendsoe和Sigmund证实了变密度法物理意义的存在性。
2002 年罗鹰等提出三角网格进化法，该方法在优化过程中实现了退化和进化的统一，提高了优化效率。
二、拓扑优化的工程背景及基本原理通常把结构优化按设计变量的类型划分成三个层次：结构尺寸优化、形状优化和拓扑优化。
尺寸优化和形状优化已得到充分的发展，但它们存在着不能变更结构拓扑的缺陷。
在这样的背景下，人们开始研究拓扑优化。
拓扑优化的基本思想是将寻求结构的最优拓扑问题转化为在给定的设计区域内寻求最优材料的分布问题。
寻求一个最佳的拓扑结构形式有两种基本的原理：一种是退化原理，另一种是进化原理。
退化原理的基本思想是在优化前将结构所有可能杆单元或所有材料都加上，然后构造适当的优化模型，通过一定的优化方法逐步删减那些不必要的结构元素,直至最终得到一个最优化的拓扑结构形式。
进化原理的基本思想是把适者生存的生物进化论思想引入结构拓扑优化，它通过模拟适者生存、物竞天择、优胜劣汰等自然机理来获得最优的拓扑结构。
现代超高层结构优化分析设计综述
现代超高层结构优化分析设计综述摘要：随着世界超高层建筑的建设越来越多，世界各主要城市地标建筑越来越高，工程难度越来越大，并且高楼出现垮塌事故也屡见不鲜。
基于此，本文主要概述了城市超高层发展发展的现状，及设计阶段建筑物的结构设计优化，及主要的结构分析方法。
例如结构优化设计按设计变量性质分为连续变量优化和离散变量优化。
以及建筑结构研究优化设计现状，具体包括单目标结构优化设计及多目标结构优化设计及高层建筑存在的问题和结构优化设计考虑的问题。
关键词：城市超高层发展现状超高层结构设计优化建筑结构优化设计现状1、世界超高层发展现状及发展趋势1.1世界超高层发展现状随着世界经济发张迅速，城镇化率越来越高，特大城市的超过层建筑也越来越多，高层建筑是随近代社会经济发展的需求，现代人民生活需要也逐渐向高度上发展，例如超高层的写字楼，巨型的电视塔，大城市人口越来越集中，资源集中化，导致城市中心用地缺少，加速了现代高层建筑发展。
高层建筑的发展需要当代科学技术的发展、轻质高强材料的性能要求的提高以及电气化、计算机在建筑中的广泛应用。
现世界学术氛围对以上学科有大力发展，技术水平有显著提高。
以下高楼是现代著名的高楼，建于 1883 年的美国芝加哥家庭保险公司大楼（Home Insurance Build-ing），12 层，55 m 高，是近代高层建筑的开端。
19 世纪末钢结构被应用到高层建筑中，使建筑物的高度超过了 100 m，1931 年纽约建造的帝国大厦（Em-pire State Building），102 层，381m 高，享有世界最高建筑荣誉长达 40 年之久。
20 世纪 50 年代以后，随着新材料、新工艺以及新的结构体系的发展，层数和高度都有大幅度的突破，建筑结构体系也呈多样化、复杂化。
截止2010 年 2 月，世界范围内，按从地面到塔尖（spire）的高度计算，已建成最高的高层建筑为阿拉伯联合酋长国迪拜的哈利法塔（BurjKhalifar），162 层，828 m高（见图 1）；我国台湾省的台北 101 购物中心（Taipei 101），101 层，508 m高（见图 2）；我国上海的上海中心大厦（Shanghai Tow-er），124 层，632 m 高。
现代模具设计技术的现状及发展趋势
现代模具设计技术的现状及发展趋势随着制造业的快速发展，模具设计技术作为制造工艺中的重要一环，也得到了越来越多的关注。
现代模具设计技术的现状和发展趋势对于提高制造业的竞争力和技术水平具有重要意义。
现状现代模具设计技术在我国发展较快，模具制造业已成为我国制造业中的重要部分。
通过不断引进和消化吸收国外先进技术，我国的模具设计技术已经达到了一定的水平。
在模具设计技术方面，我国制造业已经具备了一定的自主创新能力，并且在某些领域已经达到了国际先进水平。
在现代模具设计技术的应用方面，CAD/CAM技术已经成为模具设计技术的核心。
通过CAD/CAM技术，设计师可以在计算机上进行模具的三维设计和仿真，实现对模具的快速设计和调整，大大提高了设计效率和质量。
模具设计技术在新材料、新工艺、新技术的应用方面也有了很大的突破。
发展趋势随着科技的不断进步和制造业的不断发展，现代模具设计技术也在不断向前发展。
在未来的发展中，我认为现代模具设计技术的发展趋势主要体现在以下几个方面：1.数字化和智能化随着互联网、大数据、人工智能等技术的飞速发展，数字化和智能化已经成为了现代模具设计技术的发展趋势之一。
未来，模具设计将更多地依靠计算机辅助设计软件进行设计，在设计和制造过程中将更多地使用智能化的设备和技术，并通过大数据分析来优化设计方案，提高设计效率和质量。
2.快速成型技术随着3D打印、激光烧结、快速成型技术等技术的不断成熟，快速成型技术已经成为了模具设计技术的新趋势。
未来，模具设计将更多地采用快速成型技术，通过快速成型技术可以实现对复杂结构模具的快速制造，提高生产效率和降低生产成本。
3.可持续化和环保化随着社会的可持续发展理念的深入人心，可持续化和环保化已经成为了现代模具设计技术的重要发展方向。
未来，模具设计将更多地注重材料的可持续利用和回收利用，设计更加轻量化、高强度、耐磨损的模具，减少对资源的浪费和环境的污染。
4.智能制造随着工业互联网、物联网、云计算等技术的迅猛发展，智能制造已经成为了现代制造业的重要发展方向。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
M ac hi neBuil di ng Auto m atio n,Dec2007,36(6):5~6,9现代优化设计方法的现状和发展趋势王基维1,熊伟2,李会玲1,汪振华3(1.宁波职业技术学院,浙江宁波315800;2.湖南生物机电职业技术学院,湖南长沙410126;3.南京理工大学,江苏南京210094)摘要:优化设计是近年来发展起来的一门新学科,为机械设计提供了一种重要的科学设计方法。
优化设计在解决复杂设计问题时,能从众多设计方案中寻到尽可能完美或最适宜的设计方案。
对现代优化设计方法进行了概括和总结,展望了现代优化设计的发展方向和发展趋势。
关键词:优化设计;机械设计;发展趋势中图分类号:T H122文献标识码:B文章编号:167125276(2007)0620005202Develop ing T rend on M odern O pt im a l Design M ethodsWANG J i2wei1,XI ONG W ei2,LI H u i2li ng1,WANG Zhen2hua3(1.Ni ngbo Voca ti on Te chno l ogy C o ll e ge,N i n gbo315800,C h i na;2.Huna n B i o l ogy Me c ha ni c a la nd E l e c tri c a lP ro f e ss i ona lTe chno l ogy C o ll ege,C ha ngsha410126,C h i na;3.Na n ji ng Un i ve rs ity o f S c i e nc e a nd Te chno l o gy,Na n ji ng210094,C h i n a)Abstr ac t:As a new d i s c i p l i ne,o p tm i a l de s i gn p rov i de s an m i p o rtan t sc i en tifi c de s i gn m e t h od f o r e ng i nee i ng op tm i a ld es i gn, t he y can fi nd o ut a nea rl y pe rf e ct o r op tm i um des i gn s ch em e fr om l o ts o f feas i b l e ap p r o ache s.T he p ape r s um m a ri ze s t he de ve l o p i ng trend a nd d ir e cti o n o f t he m ode rn op tm i a l des i gn m e t hod s.K ey word s:op tm i a ld es i g n;m a ch i n e des i gn;de ve l o p t re nd0引言机械设计与制造是机械工程领域中最重要的内容,而机械设计又是机械制造的前提。
优化设计(opti m a l de2 si gn)是近年来发展起来的一门新的学科,优化设计为机械设计提供了一种重要的科学设计方法,在机械设计上起着重要的作用,使得在解决复杂设计问题时,能从众多的设计方案中寻到尽可能完美的或最适宜的设计方案[1]。
实践证明,在机械设计中采用优化设计方法,不仅可以减轻机械设备质量,降低材料消耗与制造成本,而且可以提高产品的品质和工作性能[2]。
文中初步论述了机械优化设计方法的发展现状和趋势。
优化设计方法[3]是数学规划和计算机技术相结合的产物,它是一种将设计变量表示为产品性能指标、结构指标或运动参数指标的函数(称为目标函数),然后在产品规定的性态、几何和运动等其它条件的限制(称为约束条件)的范围内,寻找满足一个目标函数或多个目标函数最大或最小的设计变量组合的数学方法。
优化设计方法已成为解决复杂设计问题的一种有效工具。
1优化设计方法及应用现状优化设计的基础和核心是优化理论和算法。
迄今为止,己有上百种优化方法提出,这里重点介绍以下几种优化方法[4,5]。
a)线性逼近法:线性逼近法SLP是将原非线性问题转化为一系列线性优化问题,通过求解线性优化问题得到原问题的近似解。
根据形成线性优化的方法不同,可以得到不同的线性逼近法。
常用的线性逼近法有近似规划法和割平面法;b)遗传算法[2,6,14]:遗传算法GA(genetic a l gorith m s)是一种基于生物自然选择与遗传机理的随机搜索算法。
它是1962年首先由美国密执安大学的J.H.H olland教授提出、随后主要由他和他的一批学生发展起来的[7],并在1975年的专著中作了介绍,首先提出了以二进制串为基础的基因模式理论,用二进制位串来模拟生物群体的进化过程。
进化结束时的二进制所对应的设计变量的值即为优化问题的解。
GA方法的主要优点是具有很强的通用优化能力,它不需要导数信息,也不需要设计空间或函数的连续性条件,其优化搜索具有隐性并行性,可以多点同时在大空间中作快速搜索,因此有可能获得全局最优解。
由于G A有着其他优化算法不可比拟的优点,因此,GA的应用非常广泛,取得大量研究应用成果。
在结构优化设计方面的如离散结构的遗传形状优化设计[8]、悬臂扭转结构和梁结构的优化设计[9]、桁架和薄壁的结构优化问题[10]等。
在文献[11]中对平面四杆机构的遗传优化设计进行了研究。
文献[12]介绍了一个用于ZL40装载机的直齿圆锥齿轮差速器的优化设计问题,用GA中的实数编码进行优化求解,取群体大小为50,交叉率为0.2,变异率为0.5,经过120代的进化并经圆整后得到最优解。
文献[15]中通过把机械方案设计过程看作是一个状态空间的求解问题,用遗传算法控制其搜索过程,完善了新的遗传编码体系,为了适应新的编码体系重新构建了交叉和变异等遗传操作,并利用复制、交换和变异等操作进行一次次迭代,最终自动生成一组最优的设计方案。
此外,G A还应用在函数优化、机械工程、结构优化、电工、神经网络、机器学习、自适应控制、故障诊断、系统工程调度和运输问题等诸多领域中[13];#5#c)直接法:无约束优化中的直接法差不多都可以推广到约束优化问题中。
网络法是最简单的一种直接法,事实上它是一种穷举法,只适用于低维。
随机法与网络法一样,由于运算量大而只适用与低维优化问题,它的优点是对目标函数的性态依赖小,对于严重病态问题也适应。
复合形法的收敛速度较慢,只适用于低维问题。
后来,一些学者对早期的复合形法进行了改进,提出了可变多面体方法和可变误差多面体算法,其中可变多面体方法己得到了广泛的应用。
它的优点是稳定性好,准备时间短,因而可以节省大量的劳动力。
同时它不要求目标函数具有连续性,因此适应的范围比较广。
这个方法的缺点是程序收敛比较慢。
但是,如果求极小值点的数量不是很多,虽然计算机工作时间多一点,但与人的工作量比较起来使用这个方法仍是比较好的。
可变误差多面体算法可用来求解具有约束的多元函数的极小值点。
程序中只用到目标函数和约束函数的函数值,不需要近似目标函数和约束函数的导数。
自适应随机搜索法沿着随机选定的方向进行搜索,在一定程度上类似于生物进化的模型。
由于这种方法自适应的本质,在其他方法无效时也可获得一个收敛的结果,特别适用于复杂的优化问题;d)模拟退火法:模拟退火法S A(S)早在1954年就曾提出,直到1982年引入优化设计中。
模拟退火法将组合优化问题与热力学中的热平衡问题类比另辟了求解组合优化问题的新途径。
它通过模拟退火过程可找到全局(或近似)最优解。
模拟退火算法是基于迭代求解法的一种启发式随机搜索算法。
S A算法用于解决优化问题的出发点是基于物理中固体物质的退火过程与一般组合优化问题间的相似性。
在对固体物质进行退火处理时,通常先将它加热到一定温度,使其中的粒子可自由运动,然后随着温度的逐渐下降,粒子也逐渐形成了低能态的晶格。
若在凝结点附近的温度下降足够慢,则固体物质一定也会形成最低能态的基态。
对于组合优化问题来说,它也有着类似的过程。
组合优化问题解空间中的每一点都代表一个解,不同的解有着不同的代价函数值。
所谓优化,就是在解空间中寻找代价函数(也称目标函数)的最小(或最大)解。
模拟退火法在搜索过程中某种程度上容纳过渡性的非优解,并通过扰动不断越出局部最优解,因此用它求全局最优解的概率较大;SA算法引入到优化设计后取得大量的应用。
文献[16]中开发了模拟退火算法与响应面方法相结合的具有全局寻优能力的优化程序,采用三维粘性流场求解程序进行流场求解,并对某型轴流压气机转子叶片进行了弯掠数值优化设计。
文献[17]在研究新近发展起来的模拟退火算法及其各种改进算法的基础上,提出并构造了一种以记忆为基础的直接搜索)))模拟退火算法DSA。
并将其应用于内燃机配气机构设计中,得到了更优的全局最优解;e)罚函数法:罚函数法是借助罚函数,将约束问题转化为一系列无约束问题来求解。
根据采用的罚函数的不同,它可分为内点法、外点法、混合罚函数法。
罚函数法结构简单。
适应性强,是求解约束优化问题的经典算法之一。
但是罚函数法存在随着罚因子趋向极限,罚函数越来越病态,给无约束优化带来困难。
为了克服经典罚函数法的这种缺陷,H estene和P o we ll几乎同时提出了乘子法,乘子法保持了罚函数法原来的优点,但又可以避免罚参数过大而带来的困难,很多学者已从理论及实践两方面证明乘子法的收敛速度比普通罚函数快。
1973年,R ockafe ll ar从共轭对耦理论出发把乘子法推广到不等式约束的情形,从而使乘子法成为工程界广泛采用的优化方法。
f)人工神经网络:人工神经网络A NN(artifi c ial neu2 tral net work)由大量神经元广泛互连而成,其特性主要取决于网络的拓扑结构,神经元间的连接权重及每个神经元的特性,人工神经网络是对生物神经网络的模拟。
AN N 以大量非线性处理单元并行作业实现计算功能,具有较高的并行处理效率。
1982年出现了H opfield NN(HNN)模型后,AN N技术开始应用于优化。
如果优化问题的目标函数对应于某HNN系统的能量函数,那么该优化问题就可通过HNN系统从初始状态趋向稳定的过程来实现从初始点向最优解的逼近。
1985年BP算法的提出显著提高了ANN的知识表达与学习能力。
它对目标函数的性态没有严格要求,因而是一种有发展前景的工程优化方法。
AN N 优化方法的缺点在于容易陷入局部最优解,尤其当初始点离某个局部最优点较近时很可能收敛到这一局部最优点上。