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张永恒主编的《工程优化设计与MATLAB实现(修订版)》以工程实例为背景,以MATLAB语言为工具,较全面地介绍了优化设计的理论及应用。《工程优化设计与MATLAB实现(修订版)》主要内容包括:优化设计基本模型;优化设计数学基础知识;一维搜索方法;无约束优化问题、有约束优化问题的经典算法;启发式优化算法,包括蚁群优化、粒子群优化算法、遗传算法、模拟退火算法、禁忌算法和人工神经网络算法;MATLAB优化工具箱函数及应用;优化算法工程应用实例及MATLAB基础知识。书中配有完整的MATLAB程序。
《工程优化设计与MATLAB实现(修订版)》可作为高等工科院校有关专业优化设计方面课程的教材和教学参考书,也可供有关专业的师生和工程技术人员参考。

第1章 绪论1
1.1 *优化问题的提出1
1.2 *优化问题的分类4
1.3 优化模型的图形表示5
1.4 有限元法引例10
1.5 多学科设计优化集成软件iSIGHT简介12
习题16

第2章 优化设计的数学基础18
2.1 向量与矩阵的范数18
2.1.1 向量的范数18
2.1.2 矩阵的范数18
2.2 方向导数与梯度19
2.2.1 方向导数19
2.2.2 梯度20
2.3 函数的泰勒级数展开21
2.4 无约束优化问题的极值条件22
2.5 凸集与凸函数25
2.5.1 凸集25
2.5.2 凸函数25
2.6 有约束优化问题的极值条件27
2.6.1 等式约束优化问题的极值条件27
2.6.2 不等式约束优化问题的极值条件29
习题36

第3章 线性规划37
3.1 线性规划的标准形式37
3.2 单纯形法38
3.2.1 基本解与基本可行解38
3.2.2 基本可行解的转换42
3.2.3 单纯形法的计算步骤44
3.2.4 单纯形法列表计算47
3.3 单纯形法的MATLAB程序及实例49
3.4 改进的单纯形法51
3.4.1 改进的单纯形法的基本思想52
3.4.2 改进的单纯形法的计算步骤52
3.5 改进的单纯形法的MATLAB程序及实例55
习题57

第4章 一维搜索方法60
4.1 确定初始单峰区间的方法——进退法60
4.1.1 进退法原理60
4.1.2 进退法程序框图及MATLAB程序61
4.2 黄金分割法63
4.2.1 黄金分割法的基本原理63
4.2.2 黄金分割法的计算方法63
4.2.3 黄金分割法的计算框图和MATLAB程序64
4.3 拉格朗日插值多项式66
4.3.1 线性插值66
4.3.2 二次函数插值66
4.3.3 n次拉格朗日插值多项式70
4.4 插值与拟合的其他方法71
4.4.1 差商与牛顿插值71
4.4.2 列维尔插值法72
4.4.3 曲线拟合的*小二乘法75
4.4.4 正交多项式及其在曲线拟合中的应用76
4.5 一元及多元非线性方程求根81
4.5.1 一元非线性方程求根81
4.5.2 多元非线性方程组求根84
习题85

第5章 无约束优化问题的导数解法87
5.1 *速下降法87
5.1.1 *速下降法的基本原理87
5.1.2 *速下降法的MATLAB程序89
5.2 牛顿法90
5.2.1 牛顿法的基本原理90
5.2.2 阻尼牛顿法92
5.2.3 阻尼牛顿法的MATLAB程序93
5.3 共轭梯度法94
5.3.1 共轭方向的概念94
5.3.2 共轭方向与函数极值的关系94
5.3.3 共轭梯度法的几种形式95
5.3.4 共轭梯度法的MATLAB程序99
5.4 变尺度法100
5.4.1 变量的尺度100
5.4.2 变尺度矩阵的建立103
5.4.3 变尺度法的MATLAB程序106
习题108

第6章 无约束优化问题的直接解法109
6.1 坐标轮换法109
6.1.1 坐标轮换法的基本原理109
6.1.2 搜索方向与步长的确定109
6.1.3 坐标轮换法的MATLAB程序110
6.2 单形替换法112
6.2.1 单形替换法（一）113
6.2.2 单形替换法（二）114
6.2.3 单形替换法的MATLAB程序115
6.3 鲍威尔法119
6.3.1 鲍威尔法的原理120
6.3.2 鲍威尔基本算法的步骤120
6.3.3 改进的鲍威尔方法121
6.4 鲍威尔法的MATLAB程序及实例125
习题127

第7章 约束优化问题的直接解法129
7.1 随机方向法129
7.1.1 随机方向法的基本原理129
7.1.2 随机方向法的步骤129
7.1.3 随机方向法的MATLAB程序130
7.2 复合形法133
7.2.1 复合形法的步骤133
7.2.2 复合形法的MATLAB程序135
7.3 可行方向法140
7.3.1 可行方向法的搜索策略140
7.3.2 Zoutendijk可行方向法141
7.3.3 Rosen可行方向法144
7.3.4 Rosen可行方向法的MATLAB程序146
习题150

第8章 约束优化问题的间接解法152
8.1 罚函数法152
8.1.1 内点罚函数法152
8.1.2 外点罚函数法156
8.1.3 混合罚函数法158
8.2 增广乘子法160
8.2.1 拉格朗日乘子法160
8.2.2 等式约束的增广乘子法162
8.2.3 不等式约束的增广乘子法165
习题169

第9章 多目标函数优化设计171
9.1 多目标优化问题172
9.1.1 多目标优化问题的数学模型172
9.1.2 多目标优化设计解的类型172
9.2 多目标优化问题的求解方法173
9.2.1 线性组合法173
9.2.2 理想点法174
9.2.3 乘除法175
习题175

第10章 *优化问题的启发式算法177
10.1 蚁群算法177
10.1.1 蚁群算法求解TSP的基本原理177
10.1.2 用蚁群算法求解函数优化问题181
10.2 粒子群优化算法185
10.2.1 粒子群优化算法的基本原理185
10.2.2 用粒子群算法求解函数优化问题185
10.3 遗传算法189
10.3.1 遗传算法的基本原理189
10.3.2 混合遗传算法196
10.3.3 十进制编码遗传算法199
10.3.4 用遗传算法求解TSP问题203
10.4 模拟退火算法204
10.5 人工神经网络算法208
10.5.1 人工神经网络的特征及分类208
10.5.2 BP网络209
10.5.3 Hopfield神经网络模型212
习题222

第11章 MATLAB优化工具箱简介223
11.1 MATLAB常用内部数学函数223
11.2 MATLAB优化工具箱的主要函数224
11.2.1 MATLAB求解优化问题的主要函数224
11.2.2 优化函数控制参数225
11.3 线性规划问题226
11.4 一元和多元函数的优化问题228
11.4.1 一元函数的优化问题228
11.4.2 多元函数的无约束优化问题228
11.4.3 多元函数的有约束优化问题230
11.4.4 二次规划问题231
11.5 半无限约束多元函数优化问题233
11.6 多目标优化问题234
11.6.1 理想点法234
11.6.2 线性加权和法237
11.6.3 *大*小法239
11.6.4 目标达到法240
11.7 *小二乘法在优化及数据拟合中的应用242
11.7.1 有约束线性*小二乘243
11.7.2 *小二乘法数据（曲线）拟合之一244
11.7.3 *小二乘法数据（曲线）拟合之二245
11.7.4 *小二乘法数据（曲线）拟合之三246
11.8 非线性方程的求解247
11.8.1 一元非线性方程的解247
11.8.2 非线性方程组的解247
习题251

第12章 工程优化设计实例254
12.1 平面连杆机构的优化设计254
12.1.1 曲柄摇杆机构优化设计数学模型255
12.1.2 曲柄摇杆机构优化设计的MATLAB程序及运行结果256
12.2 凸轮优化设计257
12.2.1 凸轮型线优化设计目标函数258
12.2.2 优化函数约束条件259
12.2.3 凸轮机构优化设计的MATLAB程序及计算实例259
12.3 螺栓连接的优化设计261
12.3.1 螺栓连接受力分析261
12.3.2 螺栓连接的设计变量、目标函数及约束条件262
12.3.3 螺栓连接的优化数学模型263
12.3.4 螺栓连接优化设计的MATLAB程序及运行结果263
12.4 圆柱齿轮传动的优化设计264
12.4.1 模糊综合评判的一般流程264
12.4.2 圆柱齿轮传动优化设计的目标函数和设计变量266
12.4.3 圆柱齿轮传动优化设计的约束条件267
12.4.4 *优截集水平值λ的确定269
12.4.5 圆柱齿轮传动优化设计的MATLAB程序及计算结果270
12.5 圆柱螺旋弹簧的优化设计272
12.5.1 圆柱螺旋弹簧优化设计的数学模型272
12.5.2 圆柱螺旋弹簧优化设计实例274
12.6 轴的优化设计275
12.6.1 扭转轴的优化设计275
12.6.2 圆形等截面轴的优化设计276
12.6.3 车床主轴的优化设计278
12.7 桁架的优化设计281
12.7.1 静定桁架的优化设计281
12.7.2 三杆桁架的优化设计284
12.8 换热器的优化设计286
12.8.1 换热器优化设计（一）286
12.8.2 换热器优化设计（二）289
12.9 基于优化方法的常微分方程边值问题数值解291
12.9.1 基于MATLAB函数的求解方法291
12.9.2 求解两点边值问题的打靶法292
12.9.3 边界层微分方程组及相似解293
12.9.4 流函数方程和温度方程的求解295
12.10 含间隙机械系统的参数优化设计306
12.10.1 力学模型及运动微分方程307
12.10.2 系统的分岔和通向混沌的道路308
12.10.3 系统优化设计的MATLAB程序309
习题312参考文献316