优化设计其实也没有那么神秘，我们平常在对机械零件的设计时就常常能用到，小到哪里该厚一点，哪里该薄一点都是运用优化设计的思想，现在的大厂商已经将优化设计应用到各个领域，因为通过优化设计之后，无论是成本还是人力都可以大大降低。

很多时候，我们在进行机械设计时，常常需要对很多变量进行优化，在优化的过程中，我们就会使用到优化设计的思想。下面我就对机械优化设计的思想进行简单说明并用一个简单的案例讲解。

优化设计

什么是优化设计？

优化设计是从多种方案中选择最佳方案的设计方法。它以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各约束条件下，寻求最优的设计方案。

通俗的解释就是通过优化算法来得到更好的目标性能的过程，在这个过程中，我们使用的是以数学理论为基础，并结合计算机技术的方法来实现优化。

机械优化设计的一般过程

机械优化设计一般分为五个过程

建立优化设计数学模型

这一步是最至关重要的，我们要将我们研究的问题，需要优化的问题转化成数学模型，这样我们后续才能继续进行分析工作，数学模型的来源也很多，有前人总结好的理论，也有的要自行归纳总结。

选择适当的优化方法

优化方法的选择也很重要，好的优化方法可以大大减少工作量，所以现在就有一部分人专门研究算法。

编写程序

有了数学模型和要优化的变量，我们就可以编写计算机程序，让计算机实现庞大的优化计算过程。

准备初始数据

用这部分初试数据来做“起步”，带入计算机进行运算。

对结果进行分析

计算机得出结果后，我们要对结果进行相应的分析，看和我们理论或者直观的理解对不对的上号。

过程

建立数学模型的原则

数学模型的建立关系到你能不能成功对你的问题进行优化，这里我大致概括了三个原则供大家参考。

设计变量的选择

这是毫无疑问排在第一位的，我们在进行优化设计，首先考虑到的就是设计变量是哪些，在这里我们要着重强调两点，一是、减少设计变量个数，二是、设计变量要各自独立。做好上面两点，变量的选择问题就解决了。

目标函数确定

我们在从事设计时，有很多需要我们优化的变量，但是我们不能全部拿来优化，我们要选择一些重要的指标作为设计变量指标。

约束条件

这里的约束分为两种，一类是边界约束，另一类是性能约束。

原则

优化设计工具

对于优化工具的选择，我认为MATLAB是个不做的选择，MATLAB内置的优化工具箱可以解决我们遇到的大部分问题，特别是独有的BP神经网络和其它的插件都很好使用。我们需要的是掌握MATLAB基础和一些优化的思想就可以了。

对于从事机械设计工作的你来说平常能用到优化设计么？欢迎在下方给我留言讨论。