Optimization of Dynamic Systems

این کتاب درسی به بهینه سازی سیستم های پویا می پردازد. انگیزه انجام این کار به شرح زیر است: نیاز روزافزون به تولید وسایل مکانیکی و الکترومکانیکی کارآمدتر، دقیق‌تر و سبک‌تر وجود دارد. بنابراین، فارغ التحصیل معمولی B.S. و م.س. داوطلب باید با تکنیک های بهبود عملکرد سیستم های دینامیکی آشنایی داشته باشد. متأسفانه، متون موجود که با بهبود سیستم از طریق بهینه‌سازی سروکار دارند، برای بسیاری از این دانش‌آموزان و مهندسان حرفه‌ای غیرقابل دسترس باقی مانده است. هدف ما این است که با ارائه تکنیک‌های کارآمد عملی برای حل مسائل بهینه‌سازی سیستم مهندسی به سالمندان و دانشجویان تازه‌کار، این مشکل را کاهش دهیم. این متن در چهار سال گذشته در دوره های کنترل بهینه و بهینه سازی سیستم پویا در دانشگاه دلور، دانشگاه واشنگتن و دانشگاه اوهایو استفاده شده است. متن مطالب زیر را به روشی ساده و با جزئیات پوشش می‌دهد: • بهینه‌سازی استاتیک: مشکل بهینه‌سازی تابعی که به متغیرهای استاتیک (به عنوان مثال، پارامترها) بستگی دارد در نظر گرفته می‌شود. مشکلات مربوط به برابری و محدودیت های نابرابری پرداخته شده است. • روش های عددی: بهینه سازی استاتیک: الگوریتم های عددی برای حل مسائل بهینه سازی استاتیک در اینجا ارائه شده است. روش‌های ارائه‌شده می‌توانند هم مسائل بهینه‌سازی استاتیکی غیرمحدود و هم محدود را در خود جای دهند. • Calculus of Variation: شرایط لازم و کافی برای extremum توابع ارائه شده است. هر دو مشکل زمان نهایی ثابت و زمان نهایی رایگان در نظر گرفته شده است.

This textbook deals with optimization of dynamic systems. The motivation for undertaking this task is as follows: There is an ever increasing need to produce more efficient, accurate, and lightweight mechanical and electromechanical de­ vices. Thus, the typical graduating B.S. and M.S. candidate is required to have some familiarity with techniques for improving the performance of dynamic systems. Unfortunately, existing texts dealing with system improvement via optimization remain inaccessible to many of these students and practicing en­ gineers. It is our goal to alleviate this difficulty by presenting to seniors and beginning graduate students practical efficient techniques for solving engineer­ ing system optimization problems. The text has been used in optimal control and dynamic system optimization courses at the University of Deleware, the University of Washington and Ohio University over the past four years. The text covers the following material in a straightforward detailed manner: • Static Optimization: The problem of optimizing a function that depends on static variables (i.e., parameters) is considered. Problems with equality and inequality constraints are addressed. • Numerical Methods: Static Optimization: Numerical algorithms for the solution of static optimization problems are presented here. The methods presented can accommodate both the unconstrained and constrained static optimization problems. • Calculus of Variation: The necessary and sufficient conditions for the ex­ tremum of functionals are presented. Both the fixed final time and free final time problems are considered.