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)算法也有很大應用空間和針對特殊結(jié)構的改進可能。

3. 傳統(tǒng)優(yōu)化算法一般是確定性算法，有固定的結(jié)構和參數(shù)，計算復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，計算復雜度較高。

2.現(xiàn)代設計方法主要有哪些

現(xiàn)代設計方法是隨著當代科學技術的飛速發(fā)展和計算機技術的廣泛應用而在涉及領域發(fā)展起來的一門新興的多元交叉學科。它是以設計產(chǎn)品為目標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)化設計、可靠性設計、計算機輔助設計、工業(yè)藝術造型設計、虛擬設計、疲勞設計、三次設計、相似性設計、模塊化設計、反求工程設計、動態(tài)設計、有限元法、人機工程、價值工程、并行工程、人工神經(jīng)元計算方法等。在運用他們進行工程設計時，一般都以計算機作為分析、計算、綜合、決策的工具。本節(jié)以計算機輔助設計、優(yōu)化設計、可靠性設計、有限元法、工業(yè)藝術造型設計、設計方法學、三次設計等為例來說明現(xiàn)代設計方法的基本內(nèi)容與特點。

?1、計算機輔助設計

計算機輔助設計（Computer Aided Design），簡稱CAD。他是把計算機技術引入設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)代設計方法。計算機、繪圖積極其他外圍設備構成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)和應用軟件等構成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)化設計

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

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

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

3、可靠性設計

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

可靠性設計的基本內(nèi)容是：選定產(chǎn)品的可靠性指標及量值，對可靠性指標進行合理的分配，再把規(guī)定的可靠性指標設計到產(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雜的非線性問題、非穩(wěn)態(tài)問題（如結(jié)構力學、流體力學、熱傳導、電磁場等方面的問題）的求解，而且還可以用于工程設計中進行復雜結(jié)構的靜態(tài)和動力學分析，并能準確地計算復雜零件的應力分布和變形，成為復雜零件強度和剛度計算的有利分析工具。

?5、工業(yè)藝術造型設計

工業(yè)藝術造型設計時工程技術與美學藝術相結(jié)合的一門新學科。他是旨在保證產(chǎn)品使用功能的前提下，用藝術手段按照美學法則對工業(yè)產(chǎn)品進行造型活動，包括結(jié)構尺寸、體面形態(tài)、色彩、材質(zhì)、線條、裝飾及人際關系等因素進行有機的綜合處理，從而設計出優(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)藝術造型的基本原則。

這一學科的主要內(nèi)容包括：造型設計的基本要素、造型設計的基本原則、美學法則、色彩設計、人機工程學等。

?6、反求工程設計

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