現(xiàn)代優(yōu)化計算方法(傳統(tǒng)優(yōu)化算法和現(xiàn)代優(yōu)化算法包括哪些.區(qū)別是什么)

1.傳統(tǒng)優(yōu)化算法和現(xiàn)代優(yōu)化算法包括哪些.區(qū)別是什么

1. 傳統(tǒng)優(yōu)化算法一般是針對結(jié)構(gòu)化的問題，有較為明確的問題和條件描述，如線性規(guī)劃，二次規(guī)劃，整數(shù)規(guī)劃，混合規(guī)劃，帶約束和不帶約束條件等，即有清晰的結(jié)構(gòu)信息；而智能優(yōu)化算法一般針對的是較為普適的問題描述，普遍比較缺乏結(jié)構(gòu)信息。

2. 傳統(tǒng)優(yōu)化算法不少都屬于凸優(yōu)化范疇，有唯一明確的全局最優(yōu)點；而智能優(yōu)化算法針對的絕大多數(shù)是多極值問題，如何防止陷入局部最優(yōu)而盡可能找到全局最優(yōu)是采納智能優(yōu)化算法的根本原因：對于單極值問題，傳統(tǒng)算法大部分時候已足夠好，而智能算法沒有任何優(yōu)勢；對多極值問題，智能優(yōu)化算法通過其有效設(shè)計可以在跳出局部最優(yōu)和收斂到一個點之間有個較好的平衡，從而實現(xiàn)找到全局最優(yōu)點，但有的時候局部最優(yōu)也是可接受的，所以傳統(tǒng)算法也有很大應(yīng)用空間和針對特殊結(jié)構(gòu)的改進(jìn)可能。

3. 傳統(tǒng)優(yōu)化算法一般是確定性算法，有固定的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，計算復(fù)雜度和收斂性可做理論分析；智能優(yōu)化算法大多屬于啟發(fā)性算法，能定性分析卻難定量證明，且大多數(shù)算法基于隨機(jī)特性，其收斂性一般是概率意義上的，實際性能不可控，往往收斂速度也比較慢，計算復(fù)雜度較高。

2.現(xiàn)代設(shè)計方法主要有哪些

現(xiàn)代設(shè)計方法是隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用而在涉及領(lǐng)域發(fā)展起來的一門新興的多元交叉學(xué)科。它是以設(shè)計產(chǎn)品為目標(biāo)的一個總的知識群體的總稱。目前它的內(nèi)容主要包括：優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、計算機(jī)輔助設(shè)計、工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計、虛擬設(shè)計、疲勞設(shè)計、三次設(shè)計、相似性設(shè)計、模塊化設(shè)計、反求工程設(shè)計、動態(tài)設(shè)計、有限元法、人機(jī)工程、價值工程、并行工程、人工神經(jīng)元計算方法等。在運(yùn)用他們進(jìn)行工程設(shè)計時，一般都以計算機(jī)作為分析、計算、綜合、決策的工具。本節(jié)以計算機(jī)輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、有限元法、工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計、設(shè)計方法學(xué)、三次設(shè)計等為例來說明現(xiàn)代設(shè)計方法的基本內(nèi)容與特點。

?1、計算機(jī)輔助設(shè)計

計算機(jī)輔助設(shè)計（Computer Aided Design），簡稱CAD。他是把計算機(jī)技術(shù)引入設(shè)計過程并用來完成計算、選型、繪圖及其他作業(yè)的一種現(xiàn)代設(shè)計方法。計算機(jī)、繪圖積極其他外圍設(shè)備構(gòu)成CAD硬件系統(tǒng)，而操作系統(tǒng)、語言處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等構(gòu)成CAD的軟件系統(tǒng)。通常所說的CAD系統(tǒng)是只由系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件組成，兼有計算、圖形處理、數(shù)據(jù)庫等功能，并能綜合利用這些功能完成設(shè)計作業(yè)的系統(tǒng)。典型的CAD工作過程如圖1-3所示。

?2、優(yōu)化設(shè)計

優(yōu)化設(shè)計（Optimal Design）是把最優(yōu)化數(shù)學(xué)原理應(yīng)用于工程設(shè)計問題，在所有可行方案中尋求最佳設(shè)計方案的一種現(xiàn)代設(shè)計方法。

在進(jìn)行工程優(yōu)化設(shè)計時，首先把工程問題按優(yōu)化設(shè)計所規(guī)定的格式建立數(shù)學(xué)模型，然后選用合適的優(yōu)化計算方法在計算機(jī)上對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行尋優(yōu)求解，得到工程設(shè)計問題的最優(yōu)設(shè)計方案。

在建立優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型的過程中，把影響設(shè)計方案選取的那些參數(shù)稱為設(shè)計變量；設(shè)計變量應(yīng)當(dāng)滿足的條件稱為約束條件；而設(shè)計者選定來衡量設(shè)計方案優(yōu)劣并期望得到改進(jìn)的指標(biāo)表示為設(shè)計變量的函數(shù)，稱為目標(biāo)函數(shù)。設(shè)計變量、約束函數(shù)、目標(biāo)函數(shù)組成了優(yōu)化設(shè)計問題的數(shù)學(xué)模型。優(yōu)化設(shè)計需要把數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化算發(fā)放到計算機(jī)程序中用計算機(jī)自動尋優(yōu)求解。常用的優(yōu)化算法有：0.618法、鮑威爾（Power）法、變尺度法、復(fù)合型法、懲罰函數(shù)法。

3、可靠性設(shè)計

可靠性設(shè)計（Reliability Design）是以概率論和數(shù)理統(tǒng)計為理論基礎(chǔ)，是以失效分析、失效預(yù)測及各種可靠性試驗為依據(jù)，以保證產(chǎn)品的可靠性為目標(biāo)的現(xiàn)代設(shè)計方法。

可靠性設(shè)計的基本內(nèi)容是：選定產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)及量值，對可靠性指標(biāo)進(jìn)行合理的分配，再把規(guī)定的可靠性指標(biāo)設(shè)計到產(chǎn)品中去。

?4、有限元法

有限元法（Finite Method）是以電子計算機(jī)為工具的一種數(shù)值計算方法。目前，該方法不僅能用于工程中復(fù)雜的非線性問題、非穩(wěn)態(tài)問題（如結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、熱傳導(dǎo)、電磁場等方面的問題）的求解，而且還可以用于工程設(shè)計中進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動力學(xué)分析，并能準(zhǔn)確地計算復(fù)雜零件的應(yīng)力分布和變形，成為復(fù)雜零件強(qiáng)度和剛度計算的有利分析工具。

?5、工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計

工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計時工程技術(shù)與美學(xué)藝術(shù)相結(jié)合的一門新學(xué)科。他是旨在保證產(chǎn)品使用功能的前提下，用藝術(shù)手段按照美學(xué)法則對工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行造型活動，包括結(jié)構(gòu)尺寸、體面形態(tài)、色彩、材質(zhì)、線條、裝飾及人際關(guān)系等因素進(jìn)行有機(jī)的綜合處理，從而設(shè)計出優(yōu)質(zhì)美觀的產(chǎn)品造型。實用和美觀的最佳統(tǒng)一是工業(yè)藝術(shù)造型的基本原則。

這一學(xué)科的主要內(nèi)容包括：造型設(shè)計的基本要素、造型設(shè)計的基本原則、美學(xué)法則、色彩設(shè)計、人機(jī)工程學(xué)等。

?6、反求工程設(shè)計

反求工程設(shè)計（Reverse Engineering）是消化吸收并改進(jìn)國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的一系列工作方法和技術(shù)的總和。它是通過實物或技術(shù)資料對已有的先進(jìn)產(chǎn)品進(jìn)行分析、解剖、試驗，了解其材料、組成、結(jié)構(gòu)、性能、功能，掌握其工藝原理和工作機(jī)理，已進(jìn)行消化仿制、改進(jìn)或發(fā)展、創(chuàng)造新產(chǎn)品的一種方法和技術(shù)。它是針對消化吸收先進(jìn)技術(shù)的系列分析方法和應(yīng)用技術(shù)的組合。