基于知识工程的采煤机数字化设计系统研究

为了实现对以往设计经验及知识的继承和重用,将知识工程(Knowledge based Engineering,KBE)技术应用到采煤机数字化设计中.建立了采煤机数字化设计系统体系结构,针对采煤机领域知识特点,运用面向对象及产生式知识表示模式建立了丰富的知识库,并将实例推理和规则推理的集成机制应用于采煤机设计中.以Unigraphics为平台开发了基于KBE的采煤机数字化设计系统(Digital Design system for Coal Mining Machine,DDS-CMM),实现了采煤机的概念设计和零部件设计的数字化过程,积累了设计经验和知识,缩短了产品生命周期.     

基于混合知识表示模型的采煤机规则库构建与应用

采煤机设计领域规则知识种类繁多,规则知识的合理表示是实现采煤机智能设计的关键技术之一。为实现采煤机设计领域经验知识的共享与重用,采用面向对象为主、产生式规则和过程表示为辅的混合知识表示模型,将对象信息、设计过程和经验规则集中表达于模型中,实现了设计对象及其设计知识的集成。在知识表示的基础上,研究了规则库的分类与存储结构,建立了采煤机设计规则库,分析了规则推理方法,并应用于采煤机智能设计系统中。通过采煤机截割部传动系统设计实例,验证了该方法有效可靠。     

面向起重机起升机构CAD/CAE设计的知识重用方法研究

为快速响应竞争日趋激烈的市场需求,提出面向起重机起升机构CAD/CAE设计的知识重用方法.结合起重机设计特点,研究了知识重用相关理论,知识的特点、分类及表示方法.研究了基于规则推理(RBR)和基于实例推理(CBR)的混合推理的知识重用技术,包括知识库、规则库、实例库的建立方法,模块实例的检索、修改方法等.分析了起重机起升机构参数化CAD/CAE设计的知识重用的实现过程,以起升机构组成模块CAD/CAE设计实例进行说明.面向起重机起升机构CAD/CAE设计的知识重用方法,为起重机等机械产品系列开发提供方法依据.     

数控机床设计知识库系统知识获取、表示及推理研究

依据数控机床设计知识类型复杂、知识量巨大的特点,运用自然语言理解技术与CBR技术结合建立知识获取模型,采用面向对象技术和带有阈值限制的产生式规则混合知识表示方法实现了案例库和规则库的知识表示,运用基于实例的推理(case-based reasoning,CBR)和基于规则的推理(rule-based reasoning,RBR)相结合实现了知识推理,构建了数控机床设计知识库系统.     

基于知识的高速面铣刀设计系统研究

高速面铣刀是知识密集型产品,传统设计方法存在设计周期长且不能很好地利用已有知识和经验的问题。本文采用基于知识的高速面铣刀设计方法,提出了基于知识的高速面铣刀设计框架模型,创建了基于规则的高速面铣刀设计知识库和基于特征相似度的高速面铣刀实例库,并在UG／NX平台上开发了基于知识的高速面铣刀设计系统,实现了知识驱动的切削铝合金高速面铣刀模型的快速设计。最后,通过对铣刀模型的应力场分析和实际切削试验验证了该方法的可行性和推理的正确性。     

基于粗糙集扩展模型的采煤机设计领域知识获取

为实现经验知识的获取与重用,分析了面向产品实例的经验性知识获取策略,研究了基于粗糙集扩展模型的采煤机设计领域知识获取方法,对改进后的算法进行试验验证,结果表明,该方法有效解决了经典粗糙集理论与广义邻域粗糙集模型无法处理的混合数据模式的决策系统问题。结合采煤机方案设计中的总体参数确定过程,构造了采煤机总体技术参数知识获取模型。经实例验证,该模型能够有效进行属性约简和规则提取,为进一步知识推理奠定了推理基础。     

基于GA-SVR的采煤机概念设计模型研究

针对传统采煤机概念设计采用类比方法,仅依靠设计者经验进行设计,缺乏科学的推理模型的问题,为充分利用企业积累的设计经验和采煤机设计实例中隐含的大量规则知识,本文将支持向量机回归(Support Vector Regression,SVR)和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)相结合,面向采煤机总体参数确定过程,建立了基于GA-SVR的采煤机概念设计模型。利用SVR实现了客户需求到采煤机总体技术参数的映射,利用GA算法对模型参数进行了优化,设计者进行参数调整,得到产品的的最优概念设计方案。该模型实现了产品的创新设计,通过工程实例验证了该模型的有效性和准确性。     

采煤机设计知识本体表示研究

采煤机设计知识种类繁多,合理表示设计知识,是采煤机智能设计的关键技术之一。为实现采煤机设计知识的共享和重用,提出一种基于改进七步法的采煤机设计知识本体表示方法。通过分析采煤机设计过程,以过程知识为核心,划分设计知识类别,提取关键术语,定义类和类的属性约束,完成采煤机设计知识本体建模。在本体模型基础上,研究设计知识存储方法,构建知识库系统,实现采煤机设计实例查询与扩充。以采煤机截割部设计知识系统构建为例,验证了该方法有效可靠。     

面向采煤机概念设计的模型推理算法研究

为充分利用企业经验知识,减少对领域专家的过分依赖,实现数据驱动的采煤机概念设计。面向采煤机概念设计过程,基于ε-支持向量回归理论,利用遗传算法优选模型参数,寻找采煤机条件属性与决策属性间的映射关系,建立了采煤机概念设计推理模型。以UCI标准测试数据集中Mpg、Housing回归测试数据验证了模型具有较高的准确性和可行性。通过该模型设计人员可以由采煤机采高、截深等原始输入参数推理出牵引功率等总体技术输出参数,为传统经验设计提供了科学依据,节约了设计时间与成本。     

集成知识工程和实例推理技术的产品变型设计研究

鉴于复杂机械产品设计存在周期长和难度大的问题,以知识工程和实例推理技术的研究为启示,将知识工程和实例推理技术相结合,以参数型CAD系统为平台,提出了集成知识工程和实例推理技术的复杂产品变型设计系统的总体框架,并对该系统的关键技术进行了研究.在此基础上,提出了一个产品变型设计系统功能模型,此系统是在VB.net环境下,利用面向对象方法,以参数型CAD三维软件Pro/E为开发平台并结合数据库SQL Server2005开发而成.通过应用实例表明,该框架对于构造更加高效的变型设计系统有一定的实际应用价值.