本書介紹了優(yōu)化設計的基本理論、基本方法、工程設計應用和優(yōu)化程序庫的使用方法。全書共分10章，分別介紹了優(yōu)化設計的基本概念和數學模型建立、優(yōu)化設計的數學基礎、一維優(yōu)化方法、多維無約束優(yōu)化方法、線性規(guī)劃、約束優(yōu)化方法、多目標優(yōu)化方法、優(yōu)化設計的新方法、優(yōu)化算法軟件包的應用和機械與工程優(yōu)化設計應用實例。書后還附有常用優(yōu)化方法的C語言程序。本書內容的選擇貫徹“少而精”和“理論聯系實際”的原則。內容的編排由淺入深，注意邏輯性與系統(tǒng)性，重視工程應用性。本書具有良好的通用性和先進性。本書可作為機械工程類、能源動力機械類及相關專業(yè)本、�？茖W生的教材，也可作為工程技術人員繼續(xù)教育的培訓教材，還可供有關工程技術人員和有關專業(yè)青年教師參考。
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目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 優(yōu)化設計概述 1
1.2 優(yōu)化設計的數學模型 3
1.2.1 優(yōu)化設計實例 3
1.2.2 設計變量 5
1.2.3 目標函數 7
1.2.4 約束條件 9
1.2.5 優(yōu)化設計數學模型的表達式 11
1.3 優(yōu)化設計的迭代算法 12
1.3.1 優(yōu)化設計問題的主要類型 12
1.3.2 優(yōu)化設計的迭代算法 13
1.4 工程優(yōu)化問題的幾何描述 15
習題 17
第2章 優(yōu)化設計的數學基礎 18
2.1 二次型與正定矩陣 18
2.2 函數的方向導數與梯度 20
2.3 函數的泰勒近似展開式和黑塞矩陣 24
2.4 無約束優(yōu)化問題的極值條件 25
2.5 凸函數與凸規(guī)劃 27
2.6 約束優(yōu)化問題的極值條件 30
習題 34
第3章 一維優(yōu)化方法 35
3.1 搜索區(qū)間的確定 36
3.2 黃金分割法 37
3.2.1 黃金分割法的基本原理 37
3.2.2 黃金分割法的計算步驟 39
3.3 二次插值法 42
3.3.1 二次插值法的基本原理 42
3.3.2 二次插值法的計算步驟 44
習題 47
第4章 多維無約束優(yōu)化方法 48
4.1 坐標輪換法 48
4.2 鮑威爾法(共軛方向法)50
4.2.1 共扼方向及其構成 50
4.2.2 基本鮑威爾法 51
4.2.3 修正鮑威爾法 52
4.3 梯度法 57
4.4 共軛梯度法 58
4.4.1 共扼梯度法的基本原理 58
4.4.2 共扼梯度法的迭代步驟 60
4.5 牛頓法 62
4.6 變尺度法 64
4.6.1 DFP變尺度法 64
4.6.2 BFGS變尺度法 69
習題 70
第5章 線性規(guī)劃 71
5.1 線性規(guī)劃的數學模型 71
5.2 線性規(guī)劃的基本性質 74
5.2.1 線性規(guī)劃的幾何意義 74
5.2.2 線性規(guī)劃的基本性質 75
5.3 單純形法 76
5.3.1 單純形法的基本思想 76
5.3.2 單純形法的算法及其迭代過程 80
5.3.3 單純形表 84
習題 87
第6章 約束優(yōu)化方法 89
6.1 可行方向法 89
6.1.1 可行方向法的基本思想 89
6.1.2 最佳下降可行方向及約束一維搜索 90
6.1.3 可行方向法的迭代步驟 91
6.2 復合形法 93
6.2.1 復合形法的基本思想 93
6.2.2 初始復合形的生成 95
6.2.3 復合形法的迭代計算步驟 95
6.3 懲罰函數法 100
6.3.1 內點法 101
6.3.2 外點法 104
6.3.3 混合法 109
習題 109
第7章 多目標優(yōu)化方法 111
7.1 統(tǒng)一目標函數法 112
7.2 主要目標法 114
7.3 理想點法 115
7.4 功效系數法 115
習題 118
第8章 優(yōu)化設計的新方法 119
8.1 工程遺傳算法 119
8.1.1 工程遺傳算法的基本原理及特點 119
8.1.2 遺傳算法的主要步驟與基本流程 123
8.1.3 遺傳算法的應用舉例 125
8.2 模糊優(yōu)化設計方法 127
8.2.1 模糊優(yōu)化設計的基本概念 127
8.2.2 模糊優(yōu)化設計數學模型的求解方法 132
8.2.3 模糊優(yōu)化設計的工程應用 134
8.3 可靠性優(yōu)化設計方法 136
8.3.1 可靠性優(yōu)化設計模型的基本類型 137
8.3.2 可靠性優(yōu)化設計問題的求解方法 140
8.3.3 可靠性優(yōu)化設計的工程應用 141
習題 150
第9章 優(yōu)化算法軟件包的應用 151
9.1 優(yōu)化算法程序庫PC-OPB的應用 151
9.1.1 PC-OPB程序庫的總體結構及概況 151
9.1.2 PC-OPB程序庫的使用 153
9.2 MATLAB優(yōu)化工具箱的應用 156
9.2.1 MATLAB簡介 156
9.2.2 MATLAB優(yōu)化工具箱簡介 157
9.2.3 運用MATLAB優(yōu)化工具箱求解工程優(yōu)化問題的步驟 158
9.3 優(yōu)化算法C語言程序的應用 161
習題 161
第10章 機械與工程優(yōu)化設計應用實例 162
10.1 機械與工程優(yōu)化設計應用策略 162
10.1.1 機械與工程優(yōu)化設計的一般步驟 162
10.1.2 機械與工程優(yōu)化設計數學模型的建立 163
10.1.3 數學模型的尺度變換 163
10.1.4 優(yōu)化方法的選擇和收斂精度的確定 164
10.1.5 優(yōu)化結果的分析 165
10.2 機械與工程優(yōu)化設計應用實例 165
習題 177
參考文獻 178
附錄 常用優(yōu)化方法的C語言程序 179
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