优化尤其是约束优化是一个古老而又充满新兴活力的课题,它们大量存在于工程及科学应用领域中。随着众多不同领域学科之间相互交叉渗透,人们日渐在科学技术的更新上要求更高了,在智能计算和高效优化技术方面尤为紧迫。之前经典数学优化方法因其本身的缺陷现在已很难用于求解很复杂的优化问题,而仿生智能算法由于其启发式的寻优策略在许多复杂约束优化问题的求解上表现出了巨大的发展潜力。当然,现在为止并没有哪一种算法能够具备绝对的完备性和可信度,因此,开发新的算法来解决问题仍是有必要的。自然界一直以来都是人类各种技术理论及重大发明的灵感源泉,许多研究人员已经实现了将来自生态现象的灵感发展成为性能优异的约束优化仿生智能计算方法。趋磁性细菌是自然界中的一种能够沿着地球磁场线方向作定向运动的原核生物,趋磁性是它的一个显著特性,藉由这种特性细菌可以以最大效率在周围环境中定位最佳氧浓度位置从而确保其能生存下去。本文就是对受到这种微生物寻找最佳生存位置的行为的启发进而通过对趋磁性细菌在这一过程中的生物学行为的模拟提出的磁性细菌优化算法进行研究,在对约束优化问题及所涉及到的周边知识进行介绍之后,把磁性细菌算法应用到了解决约束问题的领域里,通过各方面的比较分析了该算法的性能,验证了算法的优越性之后我们把它应用到拉力/压力弹簧设计、焊接梁设计等工程约束优化实例中。本文的主要研究内容如下:1、本文对约束优化的相关概念、求解方法及其发展改进做了相应的介绍,另外还介绍了趋磁性细菌的基本生物学概念,趋磁性细菌指的是自然界中能够沿着地球磁场线方向作定向运动的原核生物,它可以藉由趋磁性在周围的生存环境中寻找到最佳位置,细菌体内由磁小体形成的线性链可以起到感应磁场的导向作用,是细菌具备趋磁特性的关键所在。2、本文的重点之一也是一个创新点是对提出的磁性细菌优化算法这一新方法的研究,趋磁细菌的生物学模型是在细菌运动效率最高的情况下建立的,磁矩会以磁性的形式表现出来,磁小体的大小、形状和数量又会影响到磁矩,我们把磁小体产生磁力矩的过程对应到问题的优化过程,通过磁小体的产生、扩展和替换不断循环的过程就可以不断地对力矩进行调节以获得最小的磁小体力矩,从而获得待优化问题的最优解。3、对SMES、GA、DE和PSO这四种优化方法的基本原理以及约束优化中常用的13个测试函数进行了介绍,采用进化算法对约束优化问题进行求解时,约束处理方法的选取会对最后的结果产生影响,文中我们选择的是Deb机制,阐述了求解约束问题的具体实现过程,对其表现的性能进行分析然后与经典算法进行比较。4、详细表述了拉力/压力弹簧优化设计问题、焊接梁优化设计问题、压力容器优化设计问题和减速器优化设计问题这四个工程中的约束实例,它们都带有多个约束条件,采用磁性细菌优化算法在这些问题上进行仿真实验并对结果进行分析。