MATLAB優(yōu)化工具箱在鋼結(jié)構(gòu)截面優(yōu)化中的應用

在研究蝸輪蝸桿傳動優(yōu)化數(shù)學模型的基礎上,以蝸輪的體積最小為優(yōu)化目標函數(shù),提出了利用matlab的優(yōu)化工具箱對蝸桿傳動進行優(yōu)化設計的方法。與傳統(tǒng)設計方法比較,該方法既滿足了強度要求,又大大減小了蝸輪蝸桿機構(gòu)的體積,提高了設計效率和質(zhì)量。

為了優(yōu)化淤地壩壩高設計,把產(chǎn)生經(jīng)濟效益表達為由壩地生產(chǎn)效益、攔泥效益、建壩費用、工程運行費用4個因素構(gòu)成的目標函數(shù),考慮了淤地面積、攔泥、壩高、淤積年限和上游淹沒條件的約束,建立了淤地壩最優(yōu)壩高的數(shù)學模型。介紹了matlab優(yōu)化工具箱的使用方法,并用于求解優(yōu)化模型算例,結(jié)果表明:使用matlab優(yōu)化工具箱可以方便快捷地得出優(yōu)化結(jié)果,且輸入比較簡單,能夠提高工作效率。

介紹了星齒行星傳動的結(jié)構(gòu),建立了以體積最小進行優(yōu)化設計的數(shù)學模型,簡述了利用matlab優(yōu)化工具箱進行優(yōu)化的方法,并通過實例對星齒行星傳動加以優(yōu)化,達到了減小體積的目的。

有密封性要求的螺栓組聯(lián)接被廣泛地應用在各種機械或容器中。為了達到最少化的消耗螺栓材料,達到節(jié)約成本的目的,以matlab為平臺,建立了螺栓組聯(lián)接的設計模型,并利用matlab優(yōu)化工具箱中的fmincon函數(shù)較好地解決了螺栓組聯(lián)接設計問題的最優(yōu)化問題。

將服從任意概率分布的隨機變量xi映射為標準正態(tài)隨機變量yi。從正態(tài)空間中可靠度指標β的幾何意義出發(fā),建立了求解可靠度指標β的優(yōu)化模型。利用matlab的強大優(yōu)化功能求解該模型,得到可靠度指標β及驗算點y,并討論了該模型解的存在條件。最后給出了算例及結(jié)果比較。

傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的設計,一般采用作圖法和解析法,作圖法誤差較大,解析法計算量大。為此,采用matlab優(yōu)化工具箱對農(nóng)用運輸車進行轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設計。針對前置梯形和后置梯形兩種情況采用了fmincon函數(shù)和ga函數(shù)。通過設計實例的計算和分析,表明了matlab優(yōu)化工具箱對于解決農(nóng)用運輸車轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設計這類實際工程約束最優(yōu)求解問題是有效的,而且精度較高,計算量較小。

針對整體式轉(zhuǎn)向梯形,對其空間結(jié)構(gòu)和前輪定位參數(shù)進行合理的簡化。對初步選定的轉(zhuǎn)向梯形參數(shù),以外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角相對誤差建立目標函數(shù)模型,利用matlab優(yōu)化工具箱對目標函數(shù)模型進行優(yōu)化。同時,matlab優(yōu)化工具箱通過改變變量參數(shù),即可實現(xiàn)不同參數(shù)的整體式轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設計。

傳統(tǒng)的角接觸球軸承的設計是通過反復的試湊、校核,從而最終確定設計方案的,雖能滿足一般要求,但往往不是最佳的設計方案。在傳統(tǒng)設計的基礎上,為了進一步地降低角接觸球軸承所受的摩擦阻力和減輕磨損,達到延長使用壽命的目的,以角接觸球軸承所受摩擦力矩最小為優(yōu)化目標,建立優(yōu)化數(shù)學模型,并利用matlab軟件的優(yōu)化工具箱,對角接觸球軸承進行優(yōu)化設計,結(jié)果表明達到了優(yōu)化設計的目的。

針對隨道圍巖力學參數(shù)中有許多為隨機變量和其極限狀態(tài)功能函數(shù)高度非線性的特征,應用工程結(jié)構(gòu)可靠性理論,在matlab優(yōu)化工具箱中采用最優(yōu)化化方法計算了隧道襯砌結(jié)構(gòu)的可靠度.結(jié)果表明:用該方法計算隨道襯砌結(jié)構(gòu)可靠度,編程簡單,準備工作量少,無需將狀態(tài)函數(shù)線性化,計算速度快,精度高.

本文利用線性規(guī)劃方法建立解決大型工程項目土方調(diào)配的一般數(shù)學模型,進一步提出使用matlab優(yōu)化工具箱解決復雜線性規(guī)劃問題的方法。結(jié)合某大型公路項目實際,把土方調(diào)配問題描述為可供求解的數(shù)學形式,針對所求解的問題建立數(shù)學模型,通過對數(shù)學模型的研究,建立邊界約束條件,編寫matlab計算程序。調(diào)用優(yōu)化工具箱linprog函數(shù),解決大型工程項目復雜的土方調(diào)配問題,獲得優(yōu)化的調(diào)配方案。

matlab工具箱介紹.

以一個雙輸入單輸出溫度控制系統(tǒng)為例,詳細敘述應用系統(tǒng)辨識工具箱進行建模、仿真和設計控制系統(tǒng)的過程,包括控制對象的辨識數(shù)據(jù)采集、模型估算、控制器設計和系統(tǒng)仿真等.重點介紹了系統(tǒng)辨識工具箱圖形用戶界面的使用方法.

matlab有三十多個工具箱大致可分為兩類：功能型工具箱和領域型工具箱. 功能型工具箱主要用來擴充matlab的符號計算功能、圖形建模仿真功能、文字處理功能以及與 硬件實時交互功能，能用于多種學科。而領域型工具箱是專業(yè)性很強的。如控制系統(tǒng)工具箱(controlsystem toolbox)、信號處理工具箱(signalprocessingtoolbox)、財政金融工具箱(financialtoolbox)等。 下面，將matlab工具箱內(nèi)所包含的主要內(nèi)容做簡要介紹： 1)通訊工具箱(communicationtoolbox)。 令提供100多個函數(shù)和150多個simulink模塊用于通訊系統(tǒng)的仿真和分析 ——信號編碼 ——調(diào)制解調(diào) ——濾波器和均衡器設計 ——通道模型 ——同步 可由結(jié)構(gòu)圖直接生成可應用的c語言源代碼。 2)控

matlab所有工具箱說明 工具箱或模塊名稱模塊說明 *matlabcompiler 把matlab的m文件編譯成dll文件,或exe獨立 應用程序 *matlabc/c++graphicslibrarymatlabc/c++圖形庫 *matlabc/c++mathlibrarymatlabc/c++數(shù)學計算庫 *optimizationtoolbox包含求函數(shù)零點,極值,規(guī)劃等優(yōu)化程序的工具箱 *partialdifferentialequationtoolbox偏微分方程工具箱 *statisticstoolbox包含進行復雜統(tǒng)計分析所需程序的工具箱 *statisticstoolbox統(tǒng)計工具箱 *symbolicmathtoolbox 符號類數(shù)據(jù)的操作和運算工具箱，通過符號數(shù)學工具 箱， matlab用戶可以方便地將數(shù)

以h型鋼檁條的截面面積為目標函數(shù),以滿足檁條的強度要求與剛度要求為約束,將檁條最優(yōu)截面尺寸的選取問題轉(zhuǎn)化為一個帶約束的非線性最優(yōu)化問題,結(jié)合《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定,利用matlab內(nèi)置的優(yōu)化工具箱進行求解,并利用matlab的gui編制了相應的計算程序。算例表明,優(yōu)化結(jié)果合理且過程簡潔。

借助matlab優(yōu)化工具箱對尚未具有標準圖的四線鐵路隧道斷面設計進行優(yōu)化。軌面以上隧道斷面采用三心圓形式,選取軌面以上凈空面積s為目標函數(shù),以描述斷面形狀的參數(shù)r1,r2,φ1,φ2,a,b,c為設計變量,通過調(diào)用matlab優(yōu)化工具箱中的功能函數(shù)fmincon搜索目標函數(shù)的最優(yōu)值。

matlab在t形截面鋼筋混凝土簡支梁優(yōu)化設計中的應用——建立并簡化了t形截面簡支梁的優(yōu)化模型，利用matlab編制了優(yōu)化程序?qū)形截面鋼筋混凝土簡支梁進行了優(yōu)化設計，通過實例證明該方法是有效的，可為結(jié)構(gòu)截面尺寸的初步取值提供參考．　　

文章在介紹了層次分析法理論的基礎上,詳細討論了在matlab平臺下實現(xiàn)層次分析法工具箱的方法,該文設計的層次分析法工具箱,采用圖形界面和菜單的方式,通過內(nèi)部函數(shù)調(diào)用和參數(shù)傳遞來完成所有操作,并通過一個具體實例來驗證工具箱的有效性和可靠性。

v1.0可編輯可修改 1 ｔoolbox工具箱序號工具箱備注一、數(shù) 學、統(tǒng)計與優(yōu)化1symbolicmathtoolbox 符號數(shù)學工具箱symbolicmathtoolbox?提供用 于求解和推演符號運算表達式以及執(zhí)行可變精度算術(shù)的函數(shù)。您 可以通過分析執(zhí)行微分、積分、化簡、轉(zhuǎn)換以及方程求解。另 外，還可以利用符號運算表達式為matlab、simulink和 simscape?生成代碼。symbolicmathtoolbox包含mupad 語言，并已針對符號運算表達式的處理和執(zhí)行進行優(yōu)化。該工具 箱備有mupad函數(shù)庫，其中包括普通數(shù)學領域的微積分和線性代 數(shù)，以及專業(yè)領域的數(shù)論和組合論。此外，還可以使用mupad語 言編寫自定義的符號函數(shù)和符號庫。mupad記事本支持使用嵌入 式文本、圖形和數(shù)學排版格式來

人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法通過大量的樣本學習和訓練,能夠?qū)嶋H問題進行最佳逼近。在分析煤層界面建模數(shù)據(jù)的基礎上,設計插值煤層界面的人工神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。利用matlab的神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱建立對煤層界面插值的人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型。以某礦的鉆孔數(shù)據(jù)為樣本對人工神經(jīng)網(wǎng)絡進行訓練,實現(xiàn)了對煤層界面網(wǎng)格的插值;通過matlab實現(xiàn)了對煤層界面的插值結(jié)果的三維顯示。

采用神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)將電弧焊工藝參數(shù)與焊縫高和熔深之間復雜的非線性關(guān)系轉(zhuǎn)化為一個線性優(yōu)化問題,解決了電弧焊工藝參數(shù)與焊縫高和熔深之間定量關(guān)系難以表達的問題。采用matlab神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱的圖形用戶界面gu(igraphicaluserinterfaces)能夠方便的創(chuàng)建bp網(wǎng)絡,然后用實驗數(shù)據(jù)對bp網(wǎng)絡進行訓練,訓練好的bp網(wǎng)絡就可用于電弧焊工藝參數(shù)優(yōu)化。

結(jié)合工程實例,介紹了matlab優(yōu)化工具箱在環(huán)衛(wèi)環(huán)衛(wèi)機械優(yōu)化設計中的應用。利用matlab優(yōu)化工具箱求解優(yōu)化問題,不用編寫大量算法程序,提高了設計效率,算法可靠,非常實用。