系统优化方法：提升效能的分析

系统的设计有多种方案，选取综合性能最佳方案的方法称为系统优化方法。

系统优化包含两个方面的内容：一是根据机电系统优化指标，利用算法进行参数比较，选择综合性能最佳的方案；二是根据机电系统优化指标，分别建立目标函数，通过系统建模和约束条件的制定，用解析法或仿真法计算出系统的最佳工作参数和性能指标。这里讨论系统优化的第一个方面问题。

对机电一体化系统设计方案进行优化时，当根据一个指标（例如生产率、成本及可靠性等）进行决策，使该指标达到极值（最大或最小）的方案就是最优方案。当评价指标为多项，需要进行多目标优化时，可采用某种算法将多项指标归纳成一个综合指标，以该综合指标作为最优决策的目标。

设有m个优化指标K_j（x），j=1，2，…，m，x表示不同方案编号。把m个指标转换为一个综合指标K（x）的方法有以下几种：

（1）加权求和法

若在评价m个指标K_j（x）时都希望其值越大越好时，可按照各指标的重要性乘上加权系数W_j，得出系统综合指标表达式为：

使K（x）为最大的解x^∗方案即为最优方案。(https://www.xing528.com)

（2）目的规划法

对不同的K_i（x）事先设定不同的目的值k^∗_i，能使各指标与所规定的目的之间的“距离”值为最短的方案，可认为是最优方案。对“距离”的不同处理，可形成不同的评价方法。通常采用平方和法，表达式为：

当k^∗_i分别取成各个指标独自能达到的最优值时，就得到了理想点。这种方法也称为理想点法。

（3）费用-效果（费效）分析法

优化指标可以归类成两种：第一种是费用类（如成本），在决策时这类指标希望越小越好；第二种是效果类（如生产率、柔性），在决策时希望这类指标越大越好。