工程结构的混合离散变量优化设计

针对设计变量为离散型和连续型的混合离散变量的优化设计问题，探讨了非均匀离散变量及连续变量的均匀离散化处理方法，分析了求解混合离散变量的优化设计问题最优解的方法。算例表明混合离散变量的优化设计方法可以应用于工程结构优化设计中，其优化结果不需圆整，大大提高了优化设计的效率和可靠性。     

混合离散变量优化方法在机械设计中的应用

在机械优化设计中,混合离散变量优化方法得到了广泛的应用,具有较高的工程应用价值。通过实例证明离散变量优化方法比常规优化设计效率高,可靠性好,是目前解决机械优化设计问题的有效途径。     

基于参数化的散料输送机械快速设计系统开发

为了解决散料输送机械的设计及其优化过程中存在的产品设计周期长、方案优化过程慢等问题,开发出一套针对散料输送机械的快速设计系统平台.以某公司斗轮机构的斗子和轮体为例,首先建立了参数化尺寸驱动的设计模型;然后基于参数化的原理利用有限元分析软件建立多目标优化分析模型,实现了产品的快速优化设计,提升了复杂钢结构的设计效率与准确性;最后将参数化设计与参数化分析优化模块进行高度集成,搭建完成快速设计系统平台,用户可通过快速设计系统平台的交互界面输入参数得到所需要的产品.工程实践表明,该快速设计系统对散料输送机械的系列化开发具有较好的应用前景.     

基于混合离散复合形法的工程优化设计

针对工程中大量存在的设计变量为离散型和连续型的混合离散变量优化设计问题,提出了连续变量及非均匀离散变量的均匀离散化处理方法,并借鉴离散变量的搜索优化法,在连续变量的复合形法基础上,探讨了一种求解有约束非线性混合离散变量的优化设计问题的方法———混合离散复合形法。算例表明,混合离散复合形法可用于工程结构优化设计中,其结果不需圆整,解题可靠性和效率大大提高。     

基于混合离散变量复合形法的弧齿锥齿轮优化设计

以齿数Z1,模数m,齿厚系数ψR作为设计变量,建立弧齿锥齿轮的物理模型,以体积最小、传递功率最大为目标,以齿轮的强度要求等作为约束条件的优化设计模型。由于齿数和模数是非均匀的离散设计变量,齿厚系数是连续变量,因此,借鉴了连续变量和非均匀离散变量的处理方法———一种混合离散复合形法,并引用离散变量搜索优化方法。在混合离散复合形法基础上,探讨了解决有约束非线性混合离散变量的优化设计问题。经实例计算结果表明,混合离散复合形法可用于具有实际应用价值的弧齿锥齿轮优化问题。     

基于混合遗传算法的建筑结构优化设计

提出一种离散变量结构优化设计的单向搜索算法并与标准遗传算法结合成混合遗传算法,即发挥了单向搜索算法省时、高效、局部搜索能力强的特点,又发挥了遗传算法全局性好的特点·算例结果表明,该方法能直接计算具有应力约束和截面尺寸约束的离散变量结构优化设计问题,也能处理同时具有稳定约束和位移约束的多工况、多约束、多变量的离散变量结构优化设计问题·这种混合遗传算法优于标准遗传算法和单向搜索算法,是兼二者之长,弃二者之短的高效的理想优化设计方法·     

基于遗传算法的圆环板的优化设计

利用阶梯折算法,由传递矩阵导出变厚度圆环板平衡问题的初参数解的显式表达式,将圆环板的优化设计转化为极小化目标函数的非线性规划问题.用一种离散变量结构优化设计的单向搜索法与标准遗传算法结合的混合遗传算法求解该优化问题,发挥了单向搜索法局部搜索能力强、高效省时和遗传算法全局性好的优点.对典型问题的计算表明,该方法能解决受强度、刚度和几何等约束的离散变量结构优化设计问题,并具有编制程序方便、收敛快和精度高的优越性.     

微机CAD系列支撑软件及丛书(11)——渐开线圆柱齿轮传动优化设计及CAD

本软件适用于各种铜或球铁制造的外啮合圆柱齿轮传动的设计,由计算和绘图两部分组成.计算部分包括优化设计及几何强度校核,依据国标GB3480—83,数学模型准确.采用具有80年代国际先进水平的约束非线性混合离散变量优化算法,优化目标4个(可任选其中1个)、优化设计变量6个,优化结果符合工程要求.设计的原始参数采用全屏幕编辑输入方式,操作较为便利.绘图部分以Auto CAD为基本支撑,提供了一套用于绘制各种齿轮结构的图素拼合交互绘图系统,它是一种参数化与交互式有机结合的方式,用户能极其方便迅速地设计     

考虑随机性局部约束的离散变量结构优化设计

随机性局部约束问题是结构优化设计中存在的一个普遍问题,该问题影响着结构优化设计软件的通用性.本文针对离散变量截面优化设计问题提出了一种处理随机性局部约束的算法及其程序实现并给出了几个实例.     

整数优化(网格法)程序设计及应用

目前,在机械优化设计中,离散量或混合量的优化设计程序尚少,而在设计变量中包含有离散变量时,如齿轮的齿数、模数、钢板厚度等,则应选用整数优化程序。因此,本文以网格法为基础,根据设计变量变化的性质,分别采用连续量和离散量进行迭代计算,以获得较理想的最优化解。本文用ALGOL语言编写了整数优化计算程序,并进行了实例计算。程序简单易懂,使用方便灵活,特别对求解小型混合量优化设计课题是有参考意义的。     

Design of Optimal Weight for a Gear Transmission System Using Hybrid Taguchi-Genetic Algorithm

The gear transmission system has been widely applied in mechanical systems, and many high-performance applications of these systems require low weight. With the aid of establishing the optimization model of the gear transmission system that consists of an objective function and some constraints (for example, the bending stress, the contact stress, the torsional strength, etc.), the optimal weight design of the gear transmission system can be transformed into the optimization problem for the objective function under the constraints. Moreover, both the shaft and the gear of the gear transmission system are considered simultaneously in our design. The hybrid Taguchi-genetic algorithm (HTGA) is employed to find the optimal design variables and the optimal weight of the system. An illustrated example for the single spur gear reducer is given to show that the optimal weight design problem can be successfully solved using the proposed design scheme. It also proves the high efficiency and feasibility of the algorithm in the gear design.     

三级圆柱齿轮传动的系列优化设计算法探析

三级圆柱齿轮系列优化设计的数学模型包含有连续变量和离散变量,分析各设计变量之间的关系和约束条件,并考虑各设计变量对系列优化目标的影响,将三级传动系列优化设计问题转换为传动比分配优化设计与每一级齿轮传动优化设计问题的求解。     

试验优化设计—OTTO法

OTTO法是本文提出的一种可解决混合离散变量优化设计的方法。该法利用正交试验安排搜索点,通过正交回归设计直接得到优化设计的搜索方向,该方向和目标函数负梯度方向吻合,而又勿需对目标函数求导,因而能大大提高搜索效率,节省计算机CPU时间。     

基于遗传算法的桥式网络可靠度和冗余度分配优化

针对桥式网络系统,提出子系统可靠度指标和冗余个数一体化并发设计问题,并建立优化模型,将Matlab遗传算法应用于复杂系统可靠度和冗余数的最优分配这类非线性连续变量和离散变量混合问题的求解,为实际问题中的网络系统提供设计方法,最后通过算例结果验证该模型的有效性和实用性.     

一类具有年龄结构的竞争系统的最优输入率控制

研究一类具有年龄结构的竞争系统的最优输入率控制问题．利用特征线法给出了解对控制变量的连续依赖性定理，利用法锥概念和共轭方程导出了最优性条件．所得结果可以为非线性的竞争系统最优控制问题提供必要的理论基础．     

机械系统动力学与最优设计问题(Ⅱ)

本文首先简要地分析机械结构动强度、机构动力学与最优设计,然后讨论动力学最优设计与非线性规划、最优动态极值之间的关系,最后指出最优控制理论应用到机械系统设计是可能实现的。     

联合最优试验设计

提出一种新的最优设计准则－联合最优设计准则，满足这种准则的设计能同时较好地满足多种线性最倨准则及Ｄ－最优准则，给出了这种最优设计的等价条件，构造它的数值 法及其收敛性证明。     

基于智能算法的齿轮优化设计软件的开发

利用ActiveX技术,通过VB语言与Matlab软件混合编程,开发了齿轮优化CAD软件,实现齿轮传动的自动优化设计,极大地提高了齿轮的设计效率和质量。在优化过程中,将人工智能中BP神经网络与遗传优化算法相结合,有效解决局部极小和收敛速度的问题,同时解决含有连续/离散混合变量的齿轮优化问题。     

一类具有Size结构的三竞争种群系统的最优输入率控制

分析一类具有Size结构的三竞争种群系统的最优输入率控制问题,得到了解对控制变量的连续依赖性定理,并借助法锥概念得到了最优控制的必要性条件.     

采用逆系统设计和二次型最优控制提高变风量箱的性能

采用逆系统设计方法对变风量空调箱的控制系统,包括控制系统的内环(风量控制回路)和外环(房间温度控制回路),进行逆系统设计.消除了在设计时将非线性系统做近似线性化处理所带来的设计缺陷;同时采用二次型最优控制技术对变风量空调箱的控制器进行优化设计,使控制器的参数达到最优值.逆系统设计方法与二次型最优控制技术相结合能有效地改进和提高变风量箱的控制品质和性能.