《现代设计方法》课程

自考“机电一体化”专业衔接考试《现代设计方法》课程

实验环节实施方案

一、实验要求

根据《现代设计方法》课程教学要求，实验环节应要求完成3个实验项目。考虑到自考课程教学实际情况，结合我院实验室的条件，经任课教师、实验指导教师、教研室主任和我院学术委员会认真讨论，确定开设3个实验项目。实验项目、内容及要求详见我院编制的《现代设计方法》课程实验大纲。

二、实验环境

目前，我院根据编制的《现代设计方法》课程实验大纲，实验环境基本能满足开设的实验项目。实验环境主要设备为：

1、P4微机配置

2、ANSYS软件(教学版）

3、matlab7.0软件

三、实验报告要求与成绩评定

学生每完成一个实验项目，要求独立认真的填写实验报告。实验指导教师将根据学生完成实验的态度和表现，结合填写的实验报告评定实验成绩。成绩的评定按百分制评分。

四、实验考试

学生在完成所有实验项目后，再进行一次综合性考试。教师可以根据学生完成的实验项目，综合出3套考试题，由学生任选一套独立完成。教师给出学生实验考试成绩作为最终实验成绩上报。

五、附件

附件1 《现代设计方法》课程实验大纲

附件2 实验报告册样式

以上对《现代设计方法》课程实验的实施方案，妥否，请贵校批示。

重庆科创职业学院

2009年4月14日

附件1

《现代设计方法》课程实验教学大纲

实验课程负责人：魏良庆开课学期：本学期

实验类别：专业基础课程实验类型：应用性实验

实验要求：必修适用专业：机电一体化

课程总学时：9学时课程总学分：1分

《现代设计方法》课程实验项目及学时分配

实验一 利用matlab 进行线性规划优化设计

1、实验目的

（1）熟悉各种优化计算方法的基本原理；

（2）掌握辅助工程计算软件MATLAB 优化设计的基本操作。

2、实验内容及步骤

（1）熟悉MATLAB 的界面和数据定义； （2）了解MATLAB 图形功能；

（3）掌握MATLAB 源文件的创建、编辑方法； （4）掌握MATLAB 关于线性规划的工具箱函数；

3、实验环境

P4微机配置 matlab7.0 软件

4、实验原理与方法

线性规划在优化方法中研究得比较早，理论上已趣于成熟，在方法上非常有效，并且应用广泛的一个重要分支。

线性规划的数学模型有各种不同的形式，其一般形式可以写为： 目标函数： n n x f x f x f z +++= 2211m i n

约束条件： s n sn s s n n b x a x a x a b x a x a x a ≤+++≤+++

22111

1212111

s n tn t t n n d x c x c x c d x c x c x c =+++=+++

22111

1212111 0,,,21≥n x x x

这里n n x f x f x f z +++= 2211称为目标函数，j f

称为价值系数，T

n f f f f ),,,(21 =称为

价值向量，

j

x

为求解的变量，由系数

ij

a 组成的矩阵

⎥⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎢⎣⎡=mn m n a a a a A

1

111

称为不等式约束矩阵，由系数

ij

c 组成的矩阵

⎥⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎢⎣⎡=sn s n c c c c C

1

111

称为等式约束矩阵，列向量T n b b b b ),,,(21 =和T

n d d d d ),,,(21 =为右端向量，条件0

≥j x 称

为非负约束。一个向量T

n x x x x ),,,(21 =，满足约束条件，称为可行解或可行点，所有可行点的集合称为可行区域，达到目标函数值最大的可行解称为该线性规划的最优解，相应的目标函数值称为最优目标函数值，简称最优值。

5、实验步骤

5.1 matlab 图形系统简介

⑴ PLOT 命令

PLOT 命令用来绘制二维图形 例：在命令窗口输入 X=[0:0.1:1] Y=[0:0.3:3] Plot(x,y) ⑵ LINE 命令

LINE 命令用来根据点画线 例：在命令窗口输入 X=[5,6,7];y=[8,12,6] Line(x,y) ⑶ GRID ON 命令

用来显示绘图网格。

⑷ 编辑图形对象属性

点击工具栏上的箭头按钮(edit plot)，选中绘制的图形，单击右键，选“properties”命令。

line style line width line color

marker style marker size marker color

⑸ 添加辅助说明

点击工具栏上的A(insert text)和右箭头(insert arrow)按钮，在图形中添加辅助说明的箭头

和文字。

5.2 应用举例

某工厂生产A ，B 两种产品，所用原料均为甲、乙、丙三种：生产一件产品所需原料和所获利润以及库存原料情况如下表所示：

在该厂只有表中所列库存原料的情况下，如何安排A ，B 两种产品的生产数量可以获得最大利润？ 设生产A 产品1x 件，生产B 产品2x 件，z 为所获利润，我们将问题归结为如下的线性规划问题：

12m in {(700010000)}x x -+

s.t. 12121286380

4830046220

x x x x x x +≤⎧⎪

+≤⎨⎪+≤⎩

接着写出Matlab 程序如下：

clear

f=-[7000,10000]; A=[8,6;4,8;4,6]; b=[380,300,220]; [X,fval]=linprog(f,A,b) 运行结果为：

>> Optimization terminated successfully. X =40.0000 10.0000 fval = -3.8000e+005

6、思考题

（1）工程优化问题可以分成几类？还有哪些划分方法？ （2）MATLAB 优化工具箱求解问题的主要步骤是什么？