基于联结语义的概念结构建模方法研究

针对零件结构中几何元素与附着于几何元素之上的设计意图的统一表示问题，提出了基于联结语义的概念结构建模方法.该方法在零件概念结构抽象和分解的基础上，以更符合设计者表达习惯的语义形式简洁地表示零件结构间的约束关系.分析了在结构设计过程中的联结语义及其蕴涵的约束信息，建立了联结语义的约束规则集描述方法.采用联结语义关联图给出了面向概念设计的零件结构模型，实现了结构联结约束信息的抽象表达.实例研究结果表明，该建模方法使设计者可以更直观、自然地在高层次的语义层表达产品设计信息，实现工程语义的形式化表述.     

一种基于符号的产品设计单元重用技术

将符号学方法与产品设计的历史与过程相结合，借助符号单元所具有的形状载体作用及其富有的高层次工程语义来实现产品模型的高层功能描述与低层几何表示的统一，给出了基于符号的产品设计单元表示和符号单元的层次划分，并在此基础上提出了面向可重用的4种常见符号单元演变类型，通过符号单元的演变辅助设计概念的重用和扩展，实现符号单元重用与产品设计过程的结合，给出了基于符号单元重用的产品设计过程模型。     

面向视觉伺服的工业机器人轮廓曲线角点识别

为了解决工业机器人视觉伺服中轮廓曲线角点识别效率低进而影响实时定位准确性的问题,提出面向视觉伺服的工业机器人轮廓曲线角点识别算法. 建立基于Freeman链码的机械爪轮廓曲线编码模型,利用差别码对机械爪轮廓曲线的角度变化特征进行统一编码建模. 通过基于差别码和卷积系数的卷积运算,对差别码进行局部非线性加权,计算机械爪轮廓曲线上各点的曲度精确量化辨识机械爪角点. 基于候选角点阈值、点的最远领域间隔和局部范围最多点数进行获选角点的初步选取. 采用平面轮廓曲线毛刺过滤筛选误识角点,实现机械爪角点的精确识别,为视觉伺服中实时定位提供可靠的位置信息. 通过与已有平面轮廓曲线角点识别算法对比,验证本研究所提方法的准确性和高效性,提取角点过程具有较强的鲁棒性.     

基于相似性的产品模块构建方法及其应用

应用数量积法确定零部件之间的交互关系,利用传递闭包法生成相似零部件动态聚类过程,通过确定合理的置信水平构建出产品模块．结合注塑机产品的计算机辅助配置设计,给出了该方法在构建注塑机产品模块中的实际应用,说明其具有较强的适用性和有效性．     

不确定视角下产品结构性能优化设计综述与展望

目的 复杂产品在工程装备、航空航天等我国优先发展的战略领域中扮演着不可替代的重要角色,在其结构设计过程中普遍存在着各种不确定性,导致产品结构性能很难实现最优,甚至出现重大故障。方法 针对复杂产品设计过程中的多粒度模糊不确定、随机不确定、不完备区间不确定和高维混合不确定等特点,将不确定性理论与产品结构设计过程相结合,系统地构建了不确定视角下产品结构性能优化设计理论体系,提出了多粒度模糊不确定下产品质量特性精准提取、随机不确定下产品功能结构模块化求解、不完备区间不确定下产品结构方案多属性决策、高维混合不确定下产品关键结构可靠性优化等关键技术,并指出了产品结构性能优化设计的未来发展方向。结论 此设计理论能够充分适应和利用产品设计过程的多种不确定信息,为在结构设计环节切实提升产品性能提供了有力参考。     

产品开发方案优化的模糊机会约束规划模型及求解

为解决项目网络计划中产品开发方案的时间、成本、质量的不确定优化问题,在模糊机会约束规划的框架下分别建立了基于关键路线的项目周期优化模型、基于资源使用的项目周期-成本优化模型和基于质量功能展开(QFD)的产品周期-质量优化模型,在此基础上构建了项目周期-成本-质量多目标优化模型;在使用模糊模拟技术处理3个目标函数约束的过程中,构建了一个基于遗憾度的适应度函数,然后利用离散微粒群算法对多目标优化模型进行求解.最后,以滚珠丝杆副产品开发项目的方案优化为例验证了文中模型的合理性和算法的有效性;实验结果表明,周期-成本-质量多目标优化模型的求解得到的方案能够取得时间、成本和质量的平衡优化,为产品开发项目的规划提供了定量、可靠的决策依据.     

基于TLBO算法的不确定性条件下复杂产品协同设计的可靠性拓扑优化（英文）OA

复杂产品的拓扑优化设计可以显著节省材料和节能,有效地降低惯性力和机械振动。本研究以一种大吨位液压机作为典型的复杂产品,用于阐述该优化方法。本文提出了一种基于可靠性与优化解耦模型和基于教学学习的优化（TLBO）算法的可靠性拓扑优化方法。将由板结构形成的支撑物作为拓扑优化对象,重量轻、稳定性好。将不确定性下的可靠性优化和结构拓扑优化协同处理。首先,利用有限差分法将优化问题中的不确定性参数修正为确定性参数。然后,将不确定性可靠性分析和拓扑优化的复杂嵌套解耦。最后,利用TLBO算法求解解耦模型,该算法参数少,求解速度快。TLBO算法采用了自适应教学因子,在初始阶段实现了更快的收敛速度,并在后期进行了更精细的搜索。本文给出了一个液压机基板结构的数值实例,说明了该方法的有效性。     

基于强度Pareto进化的注塑机注射性能多目标优化

为实现大型注塑机注射性能的优化设计,构建了注射压力、注射速率和注射功率优化模型,应用多目标进化算法,系统分析了影响注射性能的各方面因素.改进强度Pareto进化算法,引入模糊C均值聚类,加快外部种群的聚类过程.采用约束Pareto支配和浮点数、二进制混合染色体编码策略,一次运行就能求得分布均匀的Pareto最优解集,并使用基于集合理论的方法选择一个最优解.试验分析表明:结合了强度Pareto进化算法与模糊C均值聚类方法的混合算法在提高注射综合性能的同时,能够获得比线性加权法分布性更好的Pareto前沿;且与强度Pareto进化算法相比,显著缩短了运算时间,具有较高的效率与鲁棒性.     

基于MSRE的机械产品质量特性稳健优化设计方法

为了解决产品质量特性优化设计过程中设计参数发生变差时,最优解变为违反约束条件的不可行解的问题,对产品质量特性的稳健性和稳健性度量进行了分析,建立了基于最小灵敏域估计的产品质量特性稳健优化数学模型,提出了多目标产品质量特性稳健优化设计流程。根据该模型,采用广义差分多目标进化算法求得多目标质量特性稳健优化问题的Pareto稳健优化解集,并使用基于模糊集合理论的方法选择出最优解。在满足产品质量特性设计要求的前提下,优化产品质量特性,提高产品质量特性性能对设计参数变差的稳健性。最后,应用该方法对高速工业平缝机挑线机构进行质量特性稳健优化设计,证明了该方法在工程应用中的正确性与高效性。     

基于多目标遗传算法的可调节变量产品族优化

为了实现可调节变量产品族的优化设计,在建立可调节变量产品族原理模型及优化模型的基础上,提出基于非支配排序遗传算法（NSGA-II）的产品族优化设计流程.根据产品族优化设计的数学模型,用NSGA-II算法求得多目标优化问题的Pareto集,并使用基于模糊集合理论的方法选择一个最优解.在优化设计的第一阶段中NSGA-II算法独立优化每个产品,依据设计变量的变化率确定产品平台常量集合及平台常量取值.第二阶段用NSGA-II算法优化每个实例产品的可调节变量值,在满足产品族设计要求的前提下,提高实例产品的性能.对通用电机产品族进行优化设计,并与One-Stage-Ps方法进行比较,证明了该方法在工程应用中的正确性与高效性.