現代優(yōu)化計算方法(傳統優(yōu)化算法和現代優(yōu)化算法包括哪些.區別是什么)
1.傳統優(yōu)化算法和現代優(yōu)化算法包括哪些.區別是什么
1. 傳統優(yōu)化算法一般是針對結構化的問(wèn)題，有較為明確的問(wèn)題和條件描述，如線(xiàn)性規劃，二次規劃，整數規劃，混合規劃，帶約束和不帶約束條件等，即有清晰的結構信息；而智能優(yōu)化算法一般針對的是較為普適的問(wèn)題描述，普遍比較缺乏結構信息。
2. 傳統優(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(diǎn)；而智能優(yōu)化算法針對的絕大多數是多極值問(wèn)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(wèn)題，傳統算法大部分時(shí)候已足夠好，而智能算法沒(méi)有任何優(yōu)勢；對多極值問(wèn)題，智能優(yōu)化算法通過(guò)其有效設計可以在跳出局部最優(yōu)和收斂到一個(gè)點(diǎn)之間有個(gè)較好的平衡，從而實(shí)現找到全局最優(yōu)點(diǎn)，但有的時(shí)候局部最優(yōu)也是可接受的，所以傳統算法也有很大應用空間和針對特殊結構的改進(jìn)可能。
3. 傳統優(yōu)化算法一般是確定性算法，有固定的結構和參數，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，且大多數算法基于隨機特性，其收斂性一般是概率意義上的，實(shí)際性能不可控，往往收斂速度也比較慢，計算復雜度較高。
2.現代設計方法主要有哪些
現代設計方法是隨著(zhù)當代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和計算機技術(shù)的廣泛應用而在涉及領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興的多元交叉學(xué)科。它是以設計產(chǎn)品為目標的一個(gè)總的知識群體的總稱(chēng)。目前它的內容主要包括：優(yōu)化設計、可靠性設計、計算機輔助設計、工業(yè)藝術(shù)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(dòng)態(tài)設計、有限元法、人機工程、價(jià)值工程、并行工程、人工神經(jīng)元計算方法等。在運用他們進(jìn)行工程設計時(shí)，一般都以計算機作為分析、計算、綜合、決策的工具。本節以計算機輔助設計、優(yōu)化設計、可靠性設計、有限元法、工業(yè)藝術(shù)造型設計、設計方法學(xué)、三次設計等為例來(lái)說(shuō)明現代設計方法的基本內容與特點(diǎn)。
?1、計算機輔助設計
計算機輔助設計（Computer Aided Design），簡(jiǎn)稱(chēng)CAD。他是把計算機技術(shù)引入設計過(guò)程并用來(lái)完成計算、選型、繪圖及其他作業(yè)的一種現代設計方法。計算機、繪圖積極其他外圍設備構成CAD硬件系統，而操作系統、語(yǔ)言處理系統、數據庫管理系統和應用軟件等構成CAD的軟件系統。通常所說(shuō)的CAD系統是只由系統硬件和系統軟件組成，兼有計算、圖形處理、數據庫等功能，并能綜合利用這些功能完成設計作業(yè)的系統。典型的CAD工作過(guò)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)化數學(xué)原理應用于工程設計問(wèn)題，在所有可行方案中尋求最佳設計方案的一種現代設計方法。
在進(jìn)行工程優(yōu)化設計時(shí)，首先把工程問(wèn)題按優(yōu)化設計所規定的格式建立數學(xué)模型，然后選用合適的優(yōu)化計算方法在計算機上對數學(xué)模型進(jìn)行尋優(yōu)求解，得到工程設計問(wèn)題的最優(yōu)設計方案。
在建立優(yōu)化設計數學(xué)模型的過(guò)程中，把影響設計方案選取的那些參數稱(chēng)為設計變量；設計變量應當滿(mǎn)足的條件稱(chēng)為約束條件；而設計者選定來(lái)衡量設計方案優(yōu)劣并期望得到改進(jìn)的指標表示為設計變量的函數，稱(chēng)為目標函數。設計變量、約束函數、目標函數組成了優(yōu)化設計問(wèn)題的數學(xué)模型。優(yōu)化設計需要把數學(xué)模型和優(yōu)化算發(fā)放到計算機程序中用計算機自動(dòng)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、懲罰函數法。
3、可靠性設計
可靠性設計（Reliability Design）是以概率論和數理統計為理論基礎，是以失效分析、失效預測及各種可靠性試驗為依據，以保證產(chǎn)品的可靠性為目標的現代設計方法。
可靠性設計的基本內容是：選定產(chǎn)品的可靠性指標及量值，對可靠性指標進(jìn)行合理的分配，再把規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值計算方法。目前，該方法不僅能用于工程中復雜的非線(xiàn)性問(wèn)題、非穩態(tài)問(wèn)題（如結構力學(xué)、流體力學(xué)、熱傳導、電磁場(chǎng)等方面的問(wèn)題）的求解，而且還可以用于工程設計中進(jìn)行復雜結構的靜態(tài)和動(dòng)力學(xué)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(shù)造型設計
工業(yè)藝術(shù)造型設計時(shí)工程技術(shù)與美學(xué)藝術(shù)相結合的一門(mén)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(dòng)，包括結構尺寸、體面形態(tài)、色彩、材質(zhì)、線(xiàn)條、裝飾及人際關(guān)系等因素進(jìn)行有機的綜合處理，從而設計出優(yōu)質(zhì)美觀(guān)的產(chǎn)品造型。實(shí)用和美觀(guān)的最佳統一是工業(yè)藝術(shù)造型的基本原則。
這一學(xué)科的主要內容包括：造型設計的基本要素、造型設計的基本原則、美學(xué)法則、色彩設計、人機工程學(xué)等。
?6、反求工程設計
反求工程設計（Reverse Engineering）是消化吸收并改進(jìn)國內外先進(jìn)技術(shù)的一系列工作方法和技術(shù)的總和。它是通過(guò)實(shí)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、結構、性能、功能，掌握其工藝原理和工作機理，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用技術(shù)的組合。
