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第1章 概述1

1.1 基本概念1

1.1.1 优化的概念1

1.1.2 机械产品优化设计的主要步骤与过程3

1.2 优化数学模型的建立4

思考与练习9

第2章 约束优化设计的直接法10

2.1 约束优化设计的特点与直接法的基本概念和理论10

2.1.1 约束优化设计的特点10

2.1.2 约束优化直接法的基本概念和理论11

2.2 可行方向法15

2.2.1 下降可行方向的确定16

2.2.2 有约束一维搜索17

2.2.3 收敛准则18

2.2.4 框图20

2.2.5 特点20

2.3 可变容差法21

2.3.1 可变容差法的基本策略思想21

2.3.2 超容差点的处理24

2.3.3 总框图27

思考与练习28

第3章 约束优化设计的间接法29

3.1 约束优化间接法的基本思想和理论29

3.1.1 约束优化间接法的基本思想29

3.1.2 约束优化间接法的基本理论29

3.2 罚函数法36

3.2.1 外点罚函数法（外点法）37

3.2.2 内点罚函数法（内点法）44

3.2.3 混合罚函数法47

3.3 增广拉格朗日乘子法48

3.3.1 等式约束问题48

3.3.2 不等式约束问题51

3.3.3 应用实例——运用弹簧—质点模型和最优化技术解决三维曲面（布片）的展开计算问题55

3.4 约束变尺度法59

3.4.1 用序列二次规划寻找Pk60

3.4.2 一维搜索中的监控（Watchdog）技术64

3.4.3 尺度矩阵的修正66

3.4.4 框图67

思考与练习68

第4章 混合离散变量的优化设计方法69

4.1 混合离散变量优化设计问题的数学模型69

4.2 圆整法（化离散量为连续量求解）69

4.3 MDCP法（化连续量为离散量求解）70

4.3.1 化连续量为离散量求解的理论合理性70

4.3.2 MDCP法（在复合形法基础上改造而成的混合离散变量优化方法）71

4.3.3 应用实例——ZZS系列圆锥—圆柱三级齿轮减速器优化设计74

4.4 混合离散变量组合优化方法（Optmdv）76

4.4.1 定义了广义目标函数来代替传统的外点罚函数76

4.4.2 定义了离散梯度？xF77

思考与练习78

第5章 多目标优化设计方法79

5.1 多目标优化设计的基本概念和理论79

5.1.1 多目标优化设计问题的特点79

5.1.2 多目标优化设计的基本概念80

5.2 多目标优化方法概述81

5.3 满意协调法83

5.3.1 策略思想83

5.3.2 优化设计数学模型的建立85

5.3.3 化为单目标优化问题求解86

5.3.4 协调机制87

5.3.5 计算实例88

5.3.6 应用实例——重型载货汽车悬架系统的多目标优化设计93

5.4 目标规划法102

5.4.1 目标规划的特点102

5.4.2 目标规划数学模型104

5.4.3 目标规划的求解方法106

5.4.4 应用实例109

思考与练习112

第6章 复杂系统优化的分解—协调法114

6.1 分解协调优化设计的数学模型114

6.2 分解协调优化方法的数学基础——拉格朗日函数的分解116

6.3 可行分解法117

6.3.1 子系统优化117

6.3.2 协调级优化118

6.4 非可行分解法121

6.4.1 子系统优化121

6.4.2 协调级优化122

6.5 混合法124

6.5.1 子系统优化124

6.5.2 协调级优化125

6.6 应用实例——外圆磨床主轴的动静压轴承系统优化设计126

思考与练习128

第7章 其他优化设计方法129

7.1 遗传进化法简介129

7.1.1 遗传进化法的仿生基础129

7.1.2 框图133

7.1.3 特点134

7.2 蚁群算法134

7.2.1 旅行商问题与广义旅行商问题134

7.2.2 蚁群算法135

7.2.3 用蚁群算法求解广义旅行商问题138

7.2.4 验证算例139

7.2.5 应用实例——数控多轮廓加工走刀空行程路径优化139

思考与练习146

［附录］优化方法程序使用说明147

一、可变容差法147

二、增广拉格朗日乘子法149

三、线性规划单纯形法151

四、满意协调多目标优化方法152

五、约束变尺度法158

六、混合离散变量复合形法160

七、混合离散变量组合优化方法163

八、非线性目标规划法166

九、线性目标规划法168

十、蚁群算法172

参考文献176