响应面方法的改进及其对工程优化的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:隋允康//宇慧平

出品人:

页数:265

译者:

出版时间:2011-2

价格:58.00元

装帧:

isbn号码:9787030293572

丛书系列:

图书标签:

• 计算机
• 数学
• 优化
• hghh
• 响应面方法
• 工程优化
• 实验设计
• 统计建模
• 优化算法
• 过程优化
• 质量工程
• 数据分析
• 回归分析
• 工业工程

本书旨在探索一系列新颖的优化技术，专注于提升决策过程的效率与准确性，并将其应用于各类工程挑战。 核心内容概览： 本书的出发点在于认识到传统优化方法的局限性，尤其是在处理高维度、非线性或存在噪声的数据集时。因此，我们着重研究和开发一系列能够克服这些挑战的改进型优化策略。这些策略并非对现有方法的简单叠加，而是从理论根基出发，对模型假设、算法结构和收敛性分析进行深入挖掘和革新。 理论创新与方法论： 增强的代理模型构建： 传统代理模型（如多项式回归、Kriging模型）在复杂响应面上的拟合能力有限。本书将深入探讨如何利用机器学习中的先进技术，如深度神经网络（DNNs）、支持向量回归（SVR）以及集成学习方法（如随机森林、梯度提升），构建更精确、更具泛化能力的代理模型。我们将重点关注模型的解释性，即理解模型预测背后驱动因素的能力，以及如何通过正则化、核函数设计等手段提升模型的鲁棒性，使其能更好地处理不确定性数据。 自适应采样与信息论驱动的设计： 采样点的选择直接影响代理模型的质量。本书将引入基于信息论的采样策略，例如最大信息增益（Maximum Information Gain）、预期改进（Expected Improvement）等，这些策略能够根据当前模型的不确定性，智能地选择最有价值的采样点，从而以更少的实验次数获得更好的全局近似。此外，我们还将研究自适应采样方法，允许模型在迭代过程中根据已有信息调整采样策略，实现高效的信息获取。 全局与局部搜索的协同优化： 许多工程问题兼具全局最优解和局部最优解的存在。本书将探讨如何设计能够有效平衡全局探索和局部开发的算法。这可能包括结合全局搜索算法（如遗传算法、粒子群优化）与局部搜索算法（如牛顿法、拟牛顿法）的混合策略，以及发展新的全局优化算法，它们能够在高维度复杂空间中有效地识别潜在的全局最优区域，同时又不至于陷入局部最小值。 处理不确定性与噪声的鲁棒优化： 工程实践中，测量误差、系统噪声以及参数不确定性普遍存在。本书将深入研究如何构建能够抵抗这些不确定性的优化框架。这包括利用统计学方法量化不确定性，并将其纳入优化目标函数或约束条件中。我们还将探讨概率性优化方法（如随机优化）以及基于区间分析的鲁棒优化技术，以确保优化结果在实际应用中具有可靠性。 多目标决策下的Pareto优化： 许多工程问题涉及多个相互冲突的目标（例如，成本与性能、强度与重量）。本书将聚焦于多目标优化领域，特别是如何有效地找到一组权衡最优的Pareto前沿解集。我们将研究和改进已有的多目标进化算法（如NSGA-II, MOEA/D），并探索新的方法来处理高维多目标问题，以及如何将用户偏好融入到Pareto解的筛选过程中。 工程优化应用： 本书的研究成果将被系统地应用于一系列具有代表性的工程领域，展示其解决实际问题的能力。这些应用包括但不限于： 产品设计与参数优化： 在汽车、航空航天、电子产品等领域，本书的方法可以用于优化产品结构、材料选择、参数配置，以达到性能最大化、成本最小化、可靠性提升等目标。例如，优化飞机翼型设计以减小阻力，优化汽车发动机参数以提高燃油经济性。 工艺流程优化： 化工、制造、能源等行业的生产过程往往存在复杂的非线性关系。本书的技术能够用于优化反应器参数、生产调度、能源分配，以提高产量、降低能耗、减少排放。例如，优化化工反应的温度和压力，以最大化产物收率。 材料科学与性能调控： 在新材料的开发过程中，理解材料成分、微观结构与宏观性能之间的关系至关重要。本书的优化方法可以帮助研究人员快速探索材料设计空间，寻找具有特定性能（如高强度、高导电性、耐高温性）的新型材料。 系统可靠性与故障诊断： 对于复杂工程系统（如电网、通信网络、机械设备），确保其可靠运行并快速诊断故障是关键。本书的优化技术可以用于优化系统冗余配置、预测性维护策略，以及开发更有效的故障检测和定位算法。 智能控制系统设计： 在机器人、自动驾驶、工业自动化等领域，本书的方法可以用于设计和调整控制器的参数，以实现更精确、更鲁棒的运动控制、轨迹跟踪和避障功能。 本书的特色： 本书强调理论与实践的紧密结合。每一项新的优化方法在提出之后，都会通过详细的算法描述、伪代码展示，并通过一系列精心设计的基准测试函数和真实的工程案例进行验证。我们不仅会展示方法的有效性，还会分析其在计算复杂度、可扩展性以及对不同类型数据和问题的适应性方面的优势与局限。此外，本书还鼓励读者对现有方法进行批判性思考，并为未来研究方向提供启发。

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响应面方法（Response Surface Methodology，RSM）作为统计学技术，是函数逼近的工具之一，实际上是建立数学模型的简易途径。其本质是对实体试验数据或数值模拟数据进行拟合，得到目标和约束关于设计变量的函数的近似表达式。然后，在此基础上就可以进行优化设计。 ...

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响应面方法（Response Surface Methodology，RSM）作为统计学技术，是函数逼近的工具之一，实际上是建立数学模型的简易途径。其本质是对实体试验数据或数值模拟数据进行拟合，得到目标和约束关于设计变量的函数的近似表达式。然后，在此基础上就可以进行优化设计。 ...

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响应面方法（Response Surface Methodology，RSM）作为统计学技术，是函数逼近的工具之一，实际上是建立数学模型的简易途径。其本质是对实体试验数据或数值模拟数据进行拟合，得到目标和约束关于设计变量的函数的近似表达式。然后，在此基础上就可以进行优化设计。 ...

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响应面方法（Response Surface Methodology，RSM）作为统计学技术，是函数逼近的工具之一，实际上是建立数学模型的简易途径。其本质是对实体试验数据或数值模拟数据进行拟合，得到目标和约束关于设计变量的函数的近似表达式。然后，在此基础上就可以进行优化设计。 ...

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这部著作的问世，无疑为工程优化领域注入了一股新鲜的血液。它以其深厚的理论功底和前沿的研究视角，对传统优化方法进行了深刻的反思与革新。书中对数学模型构建的精到解析，以及在复杂系统设计中的应用探讨，都展现出作者卓越的学术洞察力。尤其是对于如何在高维、非线性、约束条件下实现高效求解的策略论述，更是令人耳目一新。我注意到，作者不仅仅停留在理论的阐述上，更通过大量详实的案例分析，将抽象的数学工具转化为解决实际工程难题的利器。这些案例覆盖了从材料科学到结构设计等多个跨学科领域，极大地拓宽了读者的视野。对于那些渴望突破现有优化瓶颈，寻求更具鲁棒性和效率的解决方案的工程师和研究人员来说，这本书无疑是一份极其宝贵的参考资料，它所倡导的系统性思维和实验设计理念，将对未来的研究方向产生深远的影响。

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这部作品最令人称道的一点，在于其对计算效率和计算资源限制的现实考量。在当今大数据和高性能计算日益普及的时代，如何设计出既精确又快速的算法，已成为衡量优化方法优劣的关键指标。书中对迭代策略和收敛判据的优化讨论，显示了作者对工程实施层面的深刻理解。它并非盲目追求数学上的极限完美，而是着眼于如何在有限的计算预算内，找到一个“足够好”且具有商业可行性的解。作者巧妙地融合了传统优化方法的稳健性与现代计算技术的爆发力，提出了一系列兼顾性能与成本的混合策略。这种务实的态度，使得书中的方法论极具生命力，能够在资源受限的环境中得到广泛应用，有效避免了“纸上谈兵”的窘境。

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拜读此书的过程中，我深切感受到了作者在方法论构建上的严谨与创新。书中对实验设计与数据采集的环节给予了足够的重视，这在很多只关注算法本身的文献中是鲜有提及的。作者清晰地阐述了如何通过科学的实验规划来最大化信息获取效率，从而有效支撑后续的建模与优化过程。这种对全流程把控的理念，体现了一种回归本源的务实精神。特别是关于不确定性处理的部分，书中引入了多种前沿的概率论和统计学工具，用以量化和管理工程实践中不可避免的随机性因素。这使得所提出的优化方案不仅在理想状态下表现出色，在面对现实世界的波动和噪声时，依然能保持其有效性和可靠性。对于从事精密制造和质量控制领域的专业人士而言，书中关于敏感性分析和容差设计的部分，无疑提供了可以立即付诸实践的指导方针。

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这本书的叙事风格颇为独特，它不像一般的技术手册那样刻板说教，反而更像是一场由经验丰富的大师带领进行的深度研讨会。作者在引导读者理解复杂概念时，采用了层层递进的方式，从基础原理出发，逐步攀升到高阶应用的殿堂。阅读过程中，我发现自己对一些过去感到晦涩难懂的优化原理，豁然开朗。书中对数学公式的推导过程进行了详尽的梳理，辅以直观的图形解释，极大地降低了理解门槛。对于初学者而言，它提供了一条清晰的学习路径；而对于资深专家来说，它也提供了从新的角度审视和检验自己现有知识体系的机会。这种兼顾广度与深度的平衡把握，是作者功力深厚的体现。它成功地搭建了一座理论与实践之间的桥梁，使晦涩的学术成果得以转化为可操作的工程技术。

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从排版和结构上看，这部专著在细节上也体现了专业的水准。章节之间的逻辑衔接流畅自然，每个理论模块的引入都恰到好处地呼应了前文的铺垫。特别是附录部分收录的若干经典算法的伪代码实现，对于希望自行编程验证或二次开发的读者来说，提供了极大的便利。作者在技术细节的呈现上毫不含糊，数据表格的规范性和图表的清晰度，都为阅读体验增色不少。整本书的装帧设计也显得沉稳大气，符合其学术内容的厚重感。总而言之，它不仅仅是一本工具书，更是一部具有前瞻性的学术思想结晶，它所倡导的优化范式，很可能在未来数年内成为该领域的主流趋势，值得所有相关领域的专业人士仔细研读和收藏。

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