结构优化的约束条件一般包括几何约束条件和性态约束条件。几何约束条件在几何尺寸方面对设计变量施加限制，如结构截面的极限尺寸限制；形态约束条件在工作形态方面对设计变量施加限制，如结构刚度、结构强度、振动频率等。设计变量是在设计过程中要选择的描述结构特性的量，其数值是可变的。设计变量可以是各个构件的截面尺寸、面积、惯性矩等设计截面的几何参数，也可以是定位器高度、间距、位置坐标等结构总体的几何参数。设计变量通常有连续变量和离散变量两种类型。连续变量在优化过程中是连续变化的，如位置坐标等；离散变量在优化过程中是跳跃式变化的，如结构的截面参数等，是不连续的。定位器结构优化设计的过程就是对于给定的设计变量，求出满足全部约束条件并使目标函数取最小值的设计变量的解。

常用的求解方法包括：①简单解法。当优化问题的变量较少时，可采用图解法或解析法。图解法是在设计空间内做出可行域和目标函数等值面，从图形上找出既在可行域内，又使目标函数值最小的设计点的位置。当问题比较简单时，可用解析法求解。②准则法。从工程角度出发，提出结构达到优化设计时应满足的某些准则（如同步失效准则、满应力准则等），然后用迭代的方法求出满足这些准则的解。该方法收敛快，重分析次数与设计变量数目无直接关系，计算量不大，但有局限性，主要适用于结构布局及几何形状已定的情况。从工程应用的角度来看，比较方便，习惯上易于接受。其中同步失效准则法是在载荷作用下，能使所有可能发生的破坏模式同时实现的结构是最优的结构。由于要用解析表达式进行代数运算，同步失效设计通常只能用来处理非常简单的元件优化；当约束数大于设计变量数时，必须设法确定各种破坏模式应当同时发生才给出最优设计，这通常是很困难的；当约束数和设计变量数相等时，不能保证求得的解是最优解。满应力准则法认为充分发挥材料强度的潜力，以构件满应力作为优化设计的准则。③数学规划法。将结构优化问题归纳为一个数学规划问题，用数学规划法来求解。常用的数学规划方法是非线性规划，有时也用线性规划，特殊情况可能用到动态规划、几何规划、整数规划或随机规划等。当目标函数和约束方程都是设计变量的线性函数时，称为线性规划问题。解法比较成熟，常用的解法是单纯形法。当目标函数或约束方程为设计变量的非线性函数时，称为非线性规划。结构优化设计多为有约束的非线性规划问题。这类问题较线性规划问题复杂得多，难度较大，采用的方法大致有几种类型：不做转换但需求导数的分析方法，如梯度投影法、可行方向法等；不做转换也不需求导数的直接搜索方法，如复形法；采用线性规划来逐次逼近，如序列线性规划法；转换为无约束极值问题求解，如罚函数法、乘子法等。④混合法。同时采用准则法和数学规划法。⑤启发式算法。在有些情况下，很难建立显式表达式，表达式不可导、不连续，宜采用不依赖于函数表达式的直接优化求解方法，例如，随机方向法、遗传算法等。