优化上机指导(Matlab优化工具箱)..doc

上机指导书 适用专业: 机械工程 课程代码: 8201581 / 6015589 编写单位: 机械工程与自动化学院 编 写 人: 张晓洪 审 核 人: 审 批 人: 目 录 实验一 Matlab基础训练与优化编程 ……………………………………………… 2 实验1.1 Matlab基本操作与运算 实验1.2 Matlab程序设计与函数 实验1.3 一维有哪些信誉好的足球投注网站方法编程 实验1.4 共轭梯度法和Powell法无约束优化方法编程 实验1.5 复合形法约束优化方法编程 实验二 Matlab优化工具箱优化实验 实验2.1 单变量函数最小值问题（一维问题） ………………………………… 3 实验2.2 线性方程组的应用 ……………………………………………………… 5 实验2.3 无约束规划的计算方法 ………………………………………………… 7 实验2.4 约束非线性规划计算方法 ……………………………………………… 8 实验2.5 综合实验 齿轮传动系统优化设计 ……………………………………… 10 主要参考文献 ………………………………………………………………………………… 15 实验一 Matlab基础训练与优化编程 参见《实验报告》 实验2.1 单变量函数最小值问题（一维问题） 一、上机目的： 1、掌握一维有哪些信誉好的足球投注网站方法的基本概念、算法等知识点； 2、熟悉Matlab软件环境及有关语句和函数的使用方法。 二、原理和方法： 函数fminbnd是用来寻找单变量函数在固定区间内的最小值点及最小值。 MATLAB各工具箱的每个函数，包括优化工具箱函数，都有多种不同的调用格式。其调用格式可使用在线帮助系统查询。 函数fminbnd最常用的调用格式为： [x, fval] = fminbnd(fun, x1, x2) %返回函数fun在区间x1xx2上的最小值点x和对应的最小值fval，fun为目标函数的文件名句柄或目标函数的表达式字符串。 三、上机内容与步骤： 1、熟悉MATLAB软件环境，了解用户界面、掌握帮助系统使用等（重点）。 2、如求解函数f(x)=sin(x)在区间[0, 2(]内的最小值及最小值点，使用如下命令即可： [x, fval] = fminbnd(@sin, 0, 2*pi) %符号“@”表明目标函数为MATLAB自定义的正弦函数sin.m。 x = 4.7124 %最小值点赋值给x。 fval = -1.0000 %最小值赋值给fval。 3、如果目标函数并不是MATLAB自定义的函数，需要首先定义一个函数M文件，以该文件的名称来代替上述命令行中的“sin”部分。 如希望求出在[0，1]内的最小值及最小值点，首先编写目标函数的M文件opt1.m，如下： function f = myfun(x) %编写函数M文件时，上句代码中的“myfun”并不一定与文件名相同。 f = (x^3+cos(x)+x*log(x))/exp(x) 然后调用fminbnd函数，在命令窗口中输入： [x, fval]=fminbnd(@opt1, 0, 1) x = 0.5223 fval = 0.3974 %注意此处使用“opt1”而不是“myfun”。 4、如果目标函数的表达式较为简单，也可以使用表达式的字符串而不必编写目标函数。如上例也可以使用[x, fval]=fminbnd((x^3+cos(x)+x*log(x))/exp(x),0,1)实现。 5、目标函数也可表示成内联函数，如： f = inline(sin(x)+3); x = fminbnd(f,2,5); 显示结果： x = 4.7124 注：在MATLAB软件中，function为关键字，%为注释符号，为命令窗口中的提示符。 实验2.2 线性方程组的应用 一、上机目的 1、了解线性规划问题及可行解、最优解的概念 ； 2、掌握Matlab软件关于求解线性规划的语句和方法。 二、原理和方法 在工程实践中，很多重要的实际问题都是线性的（至少能够用线性函数很好的近似表示），所以我们一般