《机械优化设计》实验指导书

《机械优化设计》

实验指导书

武秋敏 编写

院系：印刷包装工程学院

专业：印刷机械

西安理工大学 二00七年九月

上机实验说明

【实验环境】

操作系统： Microsoft Windows XP 应用软件：Visual C++或TC。

【实验要求】

1、每次实验前，熟悉实验目的、实验内容及相关的基本理论知识。

2、无特殊要求，原则上实验为1人1组，必须独立完成。

3、实验所用机器最好固定，以便更好地实现实验之间的延续性和相关性，并便于检查。 4、按要求认真做好实验过程及结果记录。

【实验项目及学时分配】

本实验共计2学时，实验项目及学时分配如下：

序号 1 2 3 实验项目 一维搜索方法 无约束优化方法 非线性方程求解 实验类型 验证 验证 验证 学时 2 2 4 【实验报告和考核】

1、实验报告必需采用统一的实验报告纸，撰写符合一定的规范，详见实验报告撰写格式及规范。

（一）预习准备部分

1. 预习本次实验指导书中一、二、三部分内容。 2. 按照程序框图试写出汇编程序。 （二）实验过程部分

1. 写出经过上机调试后正确的程序，并说明程序的功能、结构。 2. 记录4000～40FFH内容在执行程序前后的数据结果。

3. 调试说明，包括上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析，对执行结果进行分析。 （三）实验总结部分

实验（一）

【实验题目】

一维搜索方法

【实验目的】

1．熟悉一维搜索的方法－黄金分割法，掌握其基本原理和迭代过程； 2．利用计算语言（C语言）编制优化迭代程序，并用给定实例进行迭代验证。

【实验内容】

1．根据黄金分割算法的原理，画出计算框图；

2．应用黄金分割算法，计算：函数F(x)=x2+2x，在搜索区间-3≤x≤5时，求解其极小点X*。

【思考题】

说明两种常用的一维搜索方法，并简要说明其算法的基本思想。

【实验报告要求】

1．预习准备部分：给出实验目的、实验内容，并绘制程序框图；

2．实验过程部分：编写上机程序并将重点语句进行注释；详细描述程序的调过程（包括上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析。

3．实验总结部分：对本次实验进行归纳总结，给出求解结果。要求给出6重迭代中a、x1、x2、b、y1和y2的值，并将结果与手工计算结果进行比较。

4.回答思考题。

实验（二）

【实验题目】

无约束优化方法

【实验目的】

1．熟悉几种常用的无约束优化方法，如最速下降法、梯度法、牛顿迭代法、坐标轮换法、鲍威尔法等；

2．以最速下降法为例，利用计算语言（C/C++语言）编制优化迭代程序，并用给定实例进行迭代验证。

【实验内容】

1．掌握最速下降法的基本原理和迭代步骤；

2．对于函数F(x1,x2)=x12＋2x22-4x1-2x1x2，应用最速下降法，求解极小值、极小值点及迭代次数。

【思考题】

说明三种常用的无约束优化方法，并简要说明其算法的基本思想及各自的优缺点。

【实验报告要求】

1．预习准备部分：给出实验目的、实验内容，并绘制程序框图；

2．实验过程部分：编写上机程序并将重点语句进行注释；详细描述程序的调过程（包括上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析。

3．实验总结部分：对本次实验进行归纳总结，给出求解结果，并将结果与手工计算结果进行比较。

4.回答思考题。

实验（三）

【实验题目】

非线性方程求解

【实验目的】

1．掌握非线性方程(组)的各种解法，包括二分法，迭代法，牛顿法等。 2．以牛顿法为例，能利用计算语言（C/C++语言）对给定的非线性方程进行求解

【实验内容】

1．掌握牛顿法求解非线性方程的原理及步骤；

2．计算：f(x)=x3-x2-1=0在x0=1.5附近的一个实根，取ε=0.000001 ，最多迭代次数为60。其中f?(x)?3x2?2x?0

【思考题】

论述牛顿法求解非线性方程的基本思想及步骤。

【实验报告要求】

1．预习准备部分：给出实验目的、实验内容，并绘制程序框图；

2．实验过程部分：编写上机程序并将重点语句进行注释；详细描述程序的调过程（包括上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析。

3．实验总结部分：对本次实验进行归纳总结，给出求解结果，并将结果与手工计算结果进行比较。

4.回答思考题。

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