《车辆优化设计》课程教学大纲 课程名称：车辆优化设计 课程编号：GT16420 课程性质：选修课 学时：18 为 分：1 考核方式：考查 适用对掾：车辆工程 前修课程：高等数学、线性代数、机械原理、机械设计、工程力学 建议开课学期：第7学期 一、课程性质、目的与任务 优化设计是在电子计算机广泛应用的基础上发展起来的一门先进技术，它是根据最优化 原理和方法，以电子计算机为计算工具，寻求最优设计参数的一种现代设计方法。该课程是 在高年级设置的专业选修课，可供机械类或近机类专业的学生选修： 该课程的主要目的和任务在于培养学生：①了解和基本掌握机械优化设计的理论知识 ②市大视野，并初步具有应用优化设计的基本理论和基本方法解决简单工程实际问题的素 质。 二、教学基本要求 通过本课程的学习，要求学生达到： L、熟练掌握优化设计的基本概念及数学规划理论的概念、技术术语与基本方法。 2、能够正确建立机械优化设计问题的数学模型。 3、掌握具体的优化设计方法，包括一维搜索方法、无约束优化方法、线性规划、约束 优化方法等。 4、能够根据各类机械优化设计问题的具体特点，选择适当的优化方法，选取或自行编 制计算机程序，以计算机作为工具求得最佳设计参数，提高设计效率和质量，设计出既经济 又可靠的机械装置。 5、对机械优化设计的新发展有所了解。 三、课程内容与学时分配
《车辆优化设计》课程教学大纲 课程名称：车辆优化设计 课程编号：GT16420 课程性质：选修课 学 时：18 学 分：1 考核方式：考查 适用对象：车辆工程 前修课程：高等数学、线性代数、机械原理、机械设计、工程力学 建议开课学期：第 7 学期 一、课程性质、目的与任务 优化设计是在电子计算机广泛应用的基础上发展起来的一门先进技术，它是根据最优化 原理和方法，以电子计算机为计算工具，寻求最优设计参数的一种现代设计方法。该课程是 在高年级设置的专业选修课，可供机械类或近机类专业的学生选修。 该课程的主要目的和任务在于培养学生：①了解和基本掌握机械优化设计的理论知识 ②扩大视野，并初步具有应用优化设计的基本理论和基本方法解决简单工程实际问题的素 质。 二、教学基本要求 通过本课程的学习，要求学生达到： 1、熟练掌握优化设计的基本概念及数学规划理论的概念、技术术语与基本方法。 2、能够正确建立机械优化设计问题的数学模型。 3、掌握具体的优化设计方法，包括一维搜索方法、无约束优化方法、线性规划、约束 优化方法等。 4、能够根据各类机械优化设计问题的具体特点，选择适当的优化方法，选取或自行编 制计算机程序，以计算机作为工具求得最佳设计参数，提高设计效率和质量，设计出既经济 又可靠的机械装置。 5、对机械优化设计的新发展有所了解。 三、课程内容与学时分配
章节 理论教学内容 理论学时 第一章 优化设计概述 2 第二章 目标函数的基本性质及数学分析基础 第三章 一维搜索 第四章 无约束优化问题 第五章 约束优化问题 4 合 18 第一章优化设计概述(2学时) 教学目标：掌握优化设计的分类，数学模型三要素，目标函数等值线，数学规划法 重点难点：数学模型三要素，目标函数等值线，数学规划法 教学内容 第一节优化设计方法 第二节优化设计数学模型概述 第三节优化问题分类 第四节优化问题的求解方法 第二章目标函数的基本性质及数学分析基础(4学时) 教学目标：掌握目标函数的方向导数、梯度和极值条件，多元函数的泰粉展开式和海塞 矩阵 重点难点：极值条件、梯度和海塞矩阵 教学内容： 第一节目标函数的等值面（线）》 第二节目标函数的方向导数和梯度 第三节多元目标函数的泰勒表达式和海赛矩阵 第四节目标函数的极值条件 第三章一维搜索(3学时) 教学目标：掌握单峰函数和初始区间的确定 掌握一维搜索的常用方法，如进退算法、黄金分割法、二次插值法 重点难点：进退算法、黄金分割法 教学内容： 第一节下单蜂搜索区间 第二节确定最优步长 第三节二次插值法 第四章无约束优化问题(5学时) 教学目标：掌握无约束优化方法，包括方向加速法、共轭梯度法、牛顿法、变尺度法、 变量轮换法。 重点难点：方向加速法、共轭梯度法、牛顿法及各方法的代原理 教学内容： 第一节方向加速法 第二节共轭梯度法 第三节变尺府法
章 节 理论教学内容 理论学时 第一章 优化设计概述 2 第二章 目标函数的基本性质及数学分析基础 4 第三章 一维搜索 3 第四章 无约束优化问题 5 第五章 约束优化问题 4 合 计 18 第一章 优化设计概述（2 学时） 教学目标:掌握优化设计的分类，数学模型三要素，目标函数等值线，数学规划法 重点难点:数学模型三要素，目标函数等值线，数学规划法 教学内容： 第一节 优化设计方法 第二节 优化设计数学模型概述 第三节 优化问题分类 第四节 优化问题的求解方法 第二章 目标函数的基本性质及数学分析基础（4 学时） 教学目标:掌握目标函数的方向导数、梯度和极值条件，多元函数的泰勒展开式和海塞 矩阵 重点难点:极值条件、梯度和海塞矩阵 教学内容： 第一节 目标函数的等值面（线） 第二节 目标函数的方向导数和梯度 第三节 多元目标函数的泰勒表达式和海赛矩阵 第四节 目标函数的极值条件 第三章 一维搜索（3 学时） 教学目标:掌握单峰函数和初始区间的确定； 掌握一维搜索的常用方法，如进退算法、黄金分割法、二次插值法 重点难点:进退算法、黄金分割法 教学内容： 第一节 下单峰搜索区间 第二节 确定最优步长 第三节 二次插值法 第四章 无约束优化问题（5 学时） 教学目标:掌握无约束优化方法，包括方向加速法、共轭梯度法、牛顿法、变尺度法、 变量轮换法。 重点难点:方向加速法、共轭梯度法、牛顿法及各方法的迭代原理 教学内容： 第一节 方向加速法 第二节 共轭梯度法 第三节 变尺度法
第四节变量轮换法 第五节牛顿法 第五章约束最优化方法(4学时) 教学目标：掌握常用约束优化方法，包括复合形法、惩罚函数法、可行方向法、梯度投 影法、增广拉格朗日乘子法。 重点难点：惩罚函数法的内点法、外点法 教学内容： 一节复合形法 第二节惩罚函数法 第三节增广拉格朗日乘子法 第四节可行方向法 第五节梯度投影法 四、参考书及图书资料 1、建议教材 魏朗，余强.现代最优化设计与规划方法.北京：人民交通出版社，2005 2、主要参考书 [1]倪勒.最优化方法与程序设计.北京：科学出版社，2009. [2]孙靖民，梁迎春.机械优化设计.北京：机械工业出版社，2009 大纲制定人： 司志远 大纲审定人： 易克传 制定时间： 2011年7月5日
第四节 变量轮换法 第五节 牛顿法 第五章 约束最优化方法（4 学时） 教学目标:掌握常用约束优化方法，包括复合形法、惩罚函数法、可行方向法、梯度投 影法、增广拉格朗日乘子法。 重点难点:惩罚函数法的内点法、外点法 教学内容： 第一节 复合形法 第二节 惩罚函数法 第三节 增广拉格朗日乘子法 第四节 可行方向法 第五节 梯度投影法 四、参考书及图书资料 1、建议教材 魏朗，余强.现代最优化设计与规划方法.北京：人民交通出版社，2005 2、主要参考书 [1]倪勤. 最优化方法与程序设计.北京：科学出版社，2009. [2]孙靖民，梁迎春.机械优化设计.北京：机械工业出版社，2009. 大纲制定人： 司志远 大纲审定人： 易克传 制定时间： 2011 年 7 月 5 日
