现代设计方法试题C(标准答案)

重庆交通大学2010-2011学年第一学期课程考核试卷第1页共5页学院专业班级学号学生姓名制造专业2008级《现代设计方法》课程考核试卷试卷C（A/B/C）考试方式：闭卷考试时间（120分钟）题号一二三四总分得分一、不定项选择题（在每个小题的四个备选答案中选出正确答案，填在题末的括号中）（本大题共10小题，每小题2分，总计20分）1、产品设计的一般过程可分为为(ABCD)。A)产品规划阶段B)原理方案设计阶段C)技术设计阶段D)施工设计阶段2、产品设计的一般原则是(ABCD)。A)创新原则B)可靠原则C)效益原则D)审核原则3、根据设计工作本身的特点，要正确决策，一般应遵循哪些基本原则（ABCDE）。A)系统原则B)可行性原则C)满意原则D)反馈原则E）多方案原则4、在设计方案的评选中，最常用的评价方法包括（ABCD）。A)评分法B)技术经济评价法C)模糊评价法D)最优化方法5、在二维图形的变换矩阵中各部分的功能是:实现(C)功能；实现(A)功能；实现(D)功能；S实现(B)功能。A)平移变换B)全比例变换C)图形的比例、对称、旋转和错切变换D)透视变换6、对如下的线性方程组应选择哪一个系数作为轴元素，可以使得到的解为基本可行解（B）A)B)2C)D)37、下列方法中属于无约束优化方法中的间接法是（AB）A)共轭梯度法B)变尺度法C)坐标轮换法D)单纯形法8、单纯形替换算法中，从一个单纯形到另一个单纯形的迭代主要通过（ABCD）等操作来实现。A)反射B)扩张C)收缩D)缩边9、下列方法中属于约束优化方法中的间接法是（D）A）复合形法B）可行方向法C）随机方向法D）惩罚函数法10、按照惩罚函数在优化过程中迭代点是否可行，分为（ABC）A）内点法B）外点法C）混合法二、判断题（在题末的括号中正确的打√，错误的打×）（本大题共10小题，每小题1.5分，总计15分）1、梯度方向是函数值变化最快的方向，而梯度的模就是函数变化率的最大值。（√）2、总功能可以分解为分功能，分功能可继续分解，直至功能元。功能元是不能再分解的最小功能、单元，是能直接从物理效应、逻辑关系等方面找到解决方案的基本功能。（√）3、设计过程的评价依据是评价目标，评价目的包括技术评价目标、经济评价目标和社会评价目标三个方面的内容。（√）4、凸规划的任何局部最优解就是全局最优解。（√）5、黄金分割法属于一维搜索中的试探法。（√）6、二次插值法属于一维搜索中的试探法。（×）7、坐标轮换法属于无约束优化方法中的直接法。（√）8、变尺度法的基本思想是：通过放大或缩小各个坐标的尺度，把函数的偏心程度降到最低限度。（√）9、惩罚函数法中惩罚项的作用是当迭代点在非可行域或不满足等式约束条件时，在迭代过程中将迫使迭代点逼近约束边界或等式约束曲面。（√）得分得分smlqdcpbadcbamlqp435433410304124354324321xxxxxxxx41重庆交通大学2010-2011学年第一学期课程考核试卷第2页共5页学院专业班级学号学生姓名10、有限元中的单元刚度矩阵为对称矩阵。（√）三、计算题（本大题共3小题，其中1、2题10分，3题15分，总计35分）1、把二次函数化为矩阵向量形式并检验Q是否正定，如正定，试用公式求这个函数的极小点。解：将原函数按矩阵向量形式展开，得（4分）与题中函数比较各项系数为：（2分）对称矩阵Q的三个主子式依次为：（2分）因此矩阵Q是正定的所以，极小点是（2分）2、用库恩—塔克（K-T）条件判断如下不等式约束函数在[10]T点处是否为约束最优点。解：（1）当前点为可行点，因为满足如下约束条件（2分）（2）在起作用约束为g1和g2,因为（1分）（3）各函数的梯度（3分）（4）求拉格朗日乘子（4分）由于拉格朗日乘子均为非负，说明是一个最优点，因为它满足K-T条件。得分222123123121312,,32345fxxxxxxxxxxxx*1XQb2212()(2)minfxxx21122231()10()0()0gxxgxgxxxx(1)[10]Tx(1)1(1)2(1)3()0()0()10gggxxx(1)[10]Tx(1)3()0gx1211202(2)2()02xxxfxx20()1gx(1)[10]Tx重庆交通大学2010-2011学年第一学期课程考核试卷第3页共5页学院专业班级学号学生姓名3、用共轭梯度法求下面函数的极值。已知初始点[1,1]T，迭代精度解：1）第一次沿负梯度方向搜寻（2分）计算初始点处的梯度取沿方向进行一维搜寻，得（3分）为一维搜索最佳步长，可通过求得:则为建立第二个共轭方向，需计算x1点处的梯度及系数β0值，得（3分）（2分）（3分）（2分）2212112()242fxxxxxx0120212244()422xxfxxxx010000014141212xxd2400gd0.0011002()min()min(40203)ffxxd0)(0'1a00.255.022141001aax2124422)(112211xxxxxxf21200()50.2520()ffxx5.12244121)(0011dxfd重庆交通大学2010-2011学年第一学期课程考核试卷第4页共5页学院专业班级学号学生姓名四、论述题（本大题共2小题，每小题15分，总计30分）1、试论述现代设计方法的基本特点。答：1）程式性：研究设计的全过程，要求设计者从产品规划、方案设计、技术设计、施工设计到试验、试制进行全面考虑，按步骤有计划地进行设计；（2分）2）创造性：突出人的创造性，发挥集体智慧，力求探寻更多突破性方案，开放创新产品；（2分）3）系统性：强调用系统工程处理技术系统问题，设计时应分析各部分的有机关系，力求使系统整体最优。同时考虑技术系统与外界的联系，即人-机-环境的大系统关系；（2分）4）最优化：设计的目的是得到功能全、性能好、成本低的价值最优的产品，设计中不仅考虑零部件参数、性能的最优，更重要的是争取产品的技术系统整体最优；（3分）5）综合性：现代设计方法是建立在系统工程、创造工程的基础上，综合运用信息论、优化论、相似论、模糊论、可靠性理论等自然科学理论和价值工程、决策论、预测论等社会科学理论，同时采用集合、矩阵、图论等数学工具和电子计算机技术，总结设计规律，提供多种解决设计问题的科学途径；（3分）6）计算机化：将计算机全面引入设计，提供设计者和计算机的密切配合，采用先进的设计方法，提高设计质量和速度，计算机不仅用于设计计算和绘图，同时在信息储存、评价决策、动态模拟、人工智能等方面将发挥更大作用。（3分）2、试论述设计中作出正确决策一般应遵循的基本原则。答：1）系统原则：从系统的观念来看，任何一个设计方案都是一个系统，可用各种指标来描述，而方案本身又会与制造、检验、销售等其它系统发生关系。决策时不能只从方案本身或方案中某一性能指标出发，还应考虑以整个方案的总体目标为核心的有关系统的综合平衡，以达到企业总体最佳的决策；（3分）2）可行性原则：作出的决策应该具有确定的可行性。成功的决策不仅要考虑需要，还要考虑可能；要估计有利的因素和成功的机会，也要估计不利的因素和失败的风险；要考虑当前的状态和需要，也要估计今后的变化和发展；（3分）3）满意原则：设计工作比较复杂，设计要求本身已包括很多方面，更何况这些方面又无法准确评价，因而在设计中是无法获得十全十美的方案，只能在众多方案中选取一个或几个相对满意的方案；（3分）4）反馈原则：设计过程中的决策是否正确，要通过实践来检验，要根据实践过程中每个因素在发展变化中所反馈的信息，及时作出调整，正确决策；（3分）5）多方案原则：随着设计过程中各设计方案的逐步具体化，人们对各方案的认识也会逐渐加深。为了保证设计质量，特别是在方案设计阶段，决策可以是多方案的。决策者可以让几个选出的方案同时发展，直到确定各方案的优劣后再作出新的决策。（3分）得分重庆交通大学2010-2011学年第一学期课程考核试卷第5页共5页学院专业班级学号学生姓名