基于技术进化的产品设计过程研究

在介绍发明问题解决理论(TRIZ)中的S曲线、技术成熟度预测、技术进化模式、技术进化路线的基础上,提出了产品核心技术的两条性质,并且提出技术进化是按TRIZ中进化路线所示结构状态序列不断替代的过程。依据该原理及过程建模方法IDEF3,建立了一种新的产品设计过程模型。用一个工程实例说明了该模型的应用。     

基于功能构造的复杂产品进化设计基因模型

针对现阶段进化设计方法在设计理论上的不足,探索对进化设计模式以及进化设计系统进行完整描述和统一表达,给出了一种面向功能需求适应性设计模式的框架结构。以设计产品的功能构造为核心,利用功能矩阵将其需求进行数字化和形式化描述,对功能基因进行统一表达,通过模型协议规范复杂产品进化设计的相应过程,建立起进化设计的基因模型,并实现对织布机开口机构的设计。     

遗传编程的机构运动链进化设计

针对再生运动链法存在的新机构与原机构具有相同构件数和运动副数的局限,提出采用遗传编程替代数综合,保留了再生运动链法的一般化和具体化过程,分析确定原机构的必备构件,保证新机构满足原机构的功能特性,实现新机构与原机构不同构件数和运动副数的进化设计;基于公理设计中信息公理的内容设计适应度评价函数,以构件总数和多副杆数作为适应度衡量因子,得到具有最小信息量的可行解。通过实例验证,证明了基于遗传编程的机构运动链进化设计方法的有效性。     

进化驱动型产品创新设计方法研究

分析了市场竞争中产品"适者生存"的规律,提出新的产品创新设计方式--进化驱动模式.该模式强调:为适应市场竞争,在未发现潜在市场需求之前,产品应先行进化.基于该模式,构建了进化驱动型产品创新设计方法.该方法采用"结构→功能"的设计过程,以组件和变量作为结构遗传信息,构建产品基因及产品基因组.采用5种进化策略对产品基因组树进行进化操作;体系化并导向性地辅助设计人员进行产品创新设计.最后对该方法进行了实例演示.     

基于TRIZ的技术进化理论分析球阀密封结构的进化

运用TRIZ的技术进化模式对球阀密封结构的进化路线作了系统的研究总结,并探索了未来球阀可能的密封结构状态。     

集成环境下创新产品进化设计技术研究

从创新性与重用性相结合的角度探索集成环境下创新产品设计概念和设计过程的发展规律,系统地提出了基于语义单元的创新产品进化设计理论和方法,深入地研究了产品运动进化设计、装配进化设计、结构进化设计和重用进化设计中的关键技术,并结合企业具体应用,将上述理论应用于实际产品开发中,取得了良好的效果。实例研究结果表明,该设计方法可使设计者更直观自然地在高层次的语义层上表达产品设计信息,实现了对计算机辅助创新设计的支持。     

集成环境下创新产品进化设计技术研究

随着世界经济一体化的发展,任何的企业或者技术想要发展都离不开大集成的环境。针对这个现象,本文针对企业产品中技术创新为例,阐述了如何在集成环境下更好地与之融合和进行更好地发展创新。     

智能设计中的基因模型

分析综述了智能设计的层次、研究现状和发展趋势 ,提出和研究了智能设计的知识模型 ,即符号模型、神经网络模型和基因模型 ,并对基因模型进行了重点阐述 ,进而对未来的研究提出展望     

模拟电路自动设计的多目标自适应进化方法

滤波器等模拟电路在仪器仪表中起着不可替代的作用,但手工设计步骤繁琐且精度较低.进化设计可实现电路自动设计和优化.在此所提出的改进遗传算法,利用支持元件种类变化和取值规格化的编码--解码方案,基于Pspice仿真的多目标评估方法,基于平均适应度的遗传参数自适应策略等,可自动调整电路结构和优化元件取值,得到具备预期特性的电路,并且显著提高进化的速度、规模和实用性.有源滤波器等实验结果证明了该方法的有效性.     

基于知识进化的复杂机械系统智能方案优化设计

研究并提出了一种基于知识进化算法的复杂机械系统智能方案优化设计方法,讨论了这种采用多层次结构描述的知识进化算法在复杂机械系统方案设计中应用的实现技术,避免了标准进化算法过早收敛于局部解,给出了一个具有多层次机械结构的方案优化设计实例,为多层次结构产品智能方案设计打下良好的基础.     

Development of integrated evolutionary optimization algorithm and its application to optimum design of ship structures

This paper proposes an integrated evolutionary optimization algorithm (IEOA) which is combined with genetic algorithm (GA), random tabu search method (TS) and response surface methodology (RSM). This algorithm, in order to improve the convergent speed that is thought to be the demerit of GA, uses RSM and the simplex method. Though mutation of GA offers random variety, systematic variety can be secured through the use of tabu-list. Efficiency of this method has been proven by applying traditional test functions and comparing the results to GA. And it is an evidence that the newly suggested algorithm can effectively find the global optimum solution by applying it to minimize the weight of fresh water tank that is placed in the rear of ship designed to avoid resonance. According to the results, GA’s convergent speed in initial phase has been improved by using RSM. An optimized solution was calculated without the evaluation of additional actual objective function. Finally, it can be concluded that IEOA is a very useful global optimization algorithm from the viewpoint of convergent speed and global search ability.     

Cultural evolutionary design of adaptive wavelet filters based on lifting scheme for micro-instruments

An evolutionary procedure based on cultural algorithms for the optimal design of adaptive wavelet filters based on lifting scheme is proposed. Numerical results of characterization, based on statistical experiment design, as well as validation, based on the comparison with a genetic optimization algorithm, are presented. Experimental results of the validation on two case studies for reducing uncertainty arising from noise in on-field corrosion rate measurements are highlighted.     

基于免疫遗传算法的优化设计

遗传算法作为一种生物进化计算模型,在优化计算中得到了广泛应用,但其存在的缺陷,影响了其在一些问题求解中的正确性和有效性.将生物免疫算法与遗传算法相结合,提出了一种基于免疫遗传机理的优化计算模型,避免了遗传算法易出现早熟、搜索效率低及不能很好保持个体多样性等问题.并以免疫遗传算法为基础,研制了优化设计支持IGBODS(Immune & Genetic based Optical Design Support) 系统, IGBODS系统已在多个优化问题中得到应用,优化计算结果表明,免疫遗传算法在优化设计中,具有很大的优越性与良好的应用前景.     

Optimization design technique for reduction of sloshing by evolutionary methods

The oscillation of a fluid caused by external force, called sloshing, occurs in moving vehicles containing liquid masses, such as trucks, railroad cars, aircraft, and liquid rockets. This sloshing effect could be a severe problem in vehicle stability and control. Therefore, development of efficient and easy method to reduce sloshing effect is positively necessary. In this study, optimization design technique for reduction of the sloshing using evolutionary method is suggested. Two evolutionary methods are employed, respectively, the artificial neural network (ANN) and genetic algorithm (GA). ANN is used for the analysis of sloshing and GA is adopted as optimization algorithm. The considered storage tank for fluid is a rectangular tank. The design variables are width and installation location of the baffle, and sloshing reduction coefficient by baffle is used as an object function in the optimization. As a result of this study, the optimal design for sloshing reduction is presented.     

协同设计中基于关系数据库的冲突检测技术研究

在协同设计过程中,不可避免的会产生大量的冲突。针对协同设计过程中产生的设计冲突,探讨了一种基于关系数据库的冲突检测方法,建立了产品的对象—约束信息模型,研究了用XML和关系数据库表示该模型的方式,提出了基于关系数据库的冲突检测系统的体系结构,并开发了原型系统。通过协同设计汽车转向器的实例,说明了该系统的有效性。     

基于遗传算法的发动机气门弹簧的优化设计

本文就发动机气门弹簧,具体阐述了遗传算法在发动机零部件优化设计中的应用。通过实例计算表明,该算法具有较好的应用前景。     

智能优化算法在机械优化设计中的应用

针对传统机械优化设计算法存在的问题，分析介绍了近年来兴起的智能优化算法，主要是几种神经网络模型和进化计算等智能化算法用于机械优化设计的基本思想和应用方法。     

基于约束的协同设计冲突检测技术研究

为了有效地辅助设计人员及时发现冲突并适时提供有效的冲突解决方案,分析了协同设计中约束的内涵及其动态性和层次性等特点,对约束满足问题进行了形式化表达。采用遗传算法作为协同设计过程中约束满足问题的求解方法,给出了该算法的具体实现过程。采用可扩展标记语言对网络环境下系统约束信息的数据进行了描述。在此基础上,提出了基于约束的冲突检测系统的体系结构,并对主要组成模块的功能进行了详细描述。开发了该冲突检测系统的原型系统并对其运行过程进行了描述。通过某车床纵向进给部件的圆柱齿轮减速机构的设计实例,说明了该系统的有效性。     

集中式同步协同设计系统关键技术研究

通过对集中式同步协同设计系统的特点分析研究,提出增量传输方法来减少数据传输量,并采用改进的Java3D数据结构实现系统的图形显示和交互功能,研究了基于冲突预测符的冲突检测,和基于操作序列筛选的冲突处理流程,实现了一个基于Web的同步协同设计原型系统。