中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 台立钢上海交通大学 2008年博士导师: 钟廷修共160页

摘要 : 产品创新设计特别是计算机辅助产品方案创新设计的研究方兴未艾。本文在综合分析了产品设计，特别是产品创新设计的历史、现状与未来发展方向之后，针对目前研究存在的一些主要问题，对比生物的遗传进化方式和基因工程技术，结合基于实例推理技术和演... 展开产品创新设计特别是计算机辅助产品方案创新设计的研究方兴未艾。本文在综合分析了产品设计，特别是产品创新设计的历史、现状与未来发展方向之后，针对目前研究存在的一些主要问题，对比生物的遗传进化方式和基因工程技术，结合基于实例推理技术和演化计算技术，提出了基于产品实例种群的快速智能演化创新设计理论及方法，特别针对计算机辅助产品方案创新设计进行了深入研究，主要内容与研究成果如下： 1.在产品设计过程中，产品方案设计最具有创新性，传统的设计方法获取知识比较困难，难以进行创新设计。产品方案演化设计与生物遗传进化有相似之处。比照生物进化，本文提出了产品实例种群的概念，指出产品的进化是以产品实例种群为单位的，并对产品实例种群的建立与划分，产品实例种群的特征以及与产品族的关系进行了研究。产品实例是在满足特定设计要求下所获得的现有产品的设计结果，是科学技术知识与领域专家的经验知识的具体应用。产品实例种群是在一定时间和空间内具有相同基本功能的产品实例的集合。产品实例种群可以按实例的功能、原理、结构等形式进行分类。文中还分析了产品实例种群特有的地域性、多族性、多代性、继承性、进化性以及动态性特征，为产品实例及其种群的有效管理与建模，产品基因的提()及产品演化设计准备了先决条件。 2.实现计算机辅助产品创新设计，关键是产品信息建模和推理技术。利用产品实例及其种群概念并吸取现有产品模型中的有益成分，本文提出了支持产品全生命周期的基于产品实例种群的多维创新设计视图映射产品模型。这种从全方位多视角出法，表达多维产品信息的模型是产品模型的高层次模型，完全支持产品全生命周期中的各个相关阶段的应用，覆盖了从产品设计、工艺设计、加工制造、保养维护、销售服务乃至产品报废回收重用等各个领域。这种模型的提出，为产品的多维创新设计提供了坚实的理论基础。 3.由此进一步建立了产品实例的功能、原理和结构三维视图映射产品模型，提出了支持产品方案创新设计的基于产品实例种群的三维创新设计视图映射产品模型，对其功能、原理和结构视图进行了深入的研究。提出了产品实例及其种群的层次分解表达方法，详细分析了产品设计知识及产品实例的知识表达信息，并采用面向对象方法加以实现，建立了产品实例树。这对充分表达复杂产品设计的层次性、分解性、继承性和动态性提供了有效方法，为进一步提取产品基因，实现产品方案演化创新设计准备了物质基础。 4.基于实例推理技术进行设计的许多系统实际上只能检索实例，没有领域专家的手工干预就不能对给定的任务完成推理，提出解决方案。以演化算法为基础的演化设计方法的出现，为自适应自动化进行基于实例的设计提供了可能。产品演化设计的核心是产品基因的获取与表达。本文提出了基于产品实例种群的产品基因获取与表达方法。产品基因是决定产品性状的基本信息单位。针对方案设计，它包含了相关产品的功能、原理、结构和物料信息，由功能基、原理基、结构基和材料基组成，决定了产品的原理解。产品实例基因组是由产品实例的全体产品基因构成的有序集合。产品基因可划分为能量型、运动型、物料型和信号型四种基因类型。基于反求工程思想，可从现有的产品种群实例出发，经过分析，抽取它所包含的方案设计知识，规范化成功能基、原理基、结构基和材料基，合成产品基因。结合产品实例树，遵循表达一致性原则，就可建立产品基因树。这种方法，克服了传统的产品设计过程特别是在方案设计阶段要获得产品设计知识的困难，特别是得到产品原理解，进而获得产品基因的困难，为快速获得产品基因提供了有效手段，有助于设计知识的规范、传承、累积和重用。结合演化算法推理，能够实现自适应自动化方案演化设计。 5.演化设计的重点是演化算子的设计和适合度函数设计，它们是进行自适应自动化演化设计的关键，是对演化个体进行演化操作，从而实现遗传进化的必要手段。本文提出了适合产品演化设计的改进、新型的演化算子和适合度函数。算子设计是和演化个体的具体形式相关的，针对产品实例基因树结构形式的演化个体，本文改进设计了最基本的选择、交叉和变异等演化算子以及树结构演化个体新型特有的插入、删除、比较等算子；提出了产品演化设计是多目标优化问题，针对这一特点，设计了支持产品方案演化设计的适合度函数，给出了演化方案设计的评价准则和评价方法；建立了基于产品实例种群进行产品方案演化创新设计的过程模型并根据不同设计需求制定了多种演化方式，从功能、原理和结构等多方面、多层次优化设计方案，提高产品方案设计的创新性。 6.开发研制了一个基于产品实例种群的快速智能演化创新设计原型系统，并通过具体实例验证了基于产品实例种群的演化创新设计理论和方法的可行性和有效性。原型系统由产品定制系统、实例种群系统、演化设计系统、知识管理系统、系统控制中心、CAD系统和产品数据中心七大模块组成。基于WEB的产品定制系统使客户可以远程定制产品，和设计者实时交流。实例种群系统负责建立、管理产品实例及其种群。演化设计系统负责提取产品实例基因，建立产品基因树，管理演化算法和演化设计操作，最终实现产品设计任务。知识管理系统建立包括通用设计知识和产品实例相关知识的产品知识库。CAD系统用来生成产品实例的三维模型。系统控制中心通过消息传递和ECA规则主动响应机制负责响应系统各种事件，控制系统运行和演化进程。产品数据中心协调各种数据库，为各个系统提供数据支持，实现在逻辑上统一的数据环境集成。收起

关键词 : 产品创新设计产品实例种群实例推理智能演化设计全生命周期

3. 产品动态模型理论及变型产品智能开发技术研究

[学位论文] 赵继云上海交通大学 1999年博士导师: 钟廷修共133页

摘要 : 在市场竞争日益激烈的今天,优化的TQCE(时间、质量、成本和生态)已成为企业产品开发追求的最高目标.为了实现这个目标,企业都十分关注改进产品的开发方法和提高产品的开发效率.在这种形势下,产品的快速响应设计客观上也就成为企业的主要设计活动形式,... 展开

关键词 : 产品建模产品模型快速响应设计变形设计实例推理规则推理液压支架

4. 三峡升船机液压均衡与调平系统动态仿真研究

[学位论文] 彭华伟上海交通大学 2002年博士导师: 钟廷修共131页

摘要 : 论文主要进行如下工作:1.建立以界面信息形式表达的一阶液压均衡系统动力学方程,同时利用卷扬系统动力学方程,首次建立机械卷扬-液压均衡子系统动态耦合的数学模型.2.首次建立包括机械卷扬-液压均衡、承船厢、塔柱子系统在内的升船机综合动力学方程,开... 展开

关键词 : 三峡升船机液压均衡动态子系统法频率特性纵倾稳定性动态液压调平 Newmark数值积分

5. 高速列车运行平稳性及其控制研究

[学位论文] 周劲松上海交通大学 2003年博士导师: 钟廷修共126页

摘要 : 该文针对高速列车这一特点,以列车为研究对象,对其运行平稳性进行了研究.文中首先建立了单车的垂向及横向符号化的线性动力学方程,然后采用面向对象的建模方法,基于MATLAB/SIMLINK... 展开

关键词 : 列车动力学运行平稳性机车车辆车端悬挂车端主动悬挂轴间预瞄控制补偿滤波器控制

6. 快速响应集成制造系统中CAD/CAPP/PPC集成的研究

[学位论文] 杨洪柏上海交通大学 1999年博士导师: 钟廷修共122页

摘要 : 该文研究的目标就是实现产品的快速制造,从单个企业入手解决快速制造问题.最后,在展望中提出采用多个企业组成的虚拟企业实现产品的快速制造.

关键词 : 关系型产品模型工艺规划设计制造质量实例推理功能集成生产调度层次规划非线性工艺计划定单工艺

7. 多轴联动高性能数控加工的运动优化与复杂轨迹实时控制策略研究

[学位论文] 陈金成上海交通大学 2001年博士导师: 钟廷修共117页

摘要 : 该文结合国家"863"项目—高性能数控雕刻机研制的需要,开发了基于通用PC平台的开放式数控系统,在此基础上,通过查阅大量的国内外相关文献,展开了"多轴联动高性能数控加工的运动优化"和"复杂刀具轨迹实时控制"方面的研究,旨在提高目前数控系统的性能和... 展开

关键词 : 开放式数控刀具路径优化平滑运动控制进给速度实时插补 NURBS曲面五轴联动加工

8. 混沌系统的最优反馈控制及其在信息存储中的应用研究

[学位论文] 彭召旺上海交通大学 2002年博士导师: 钟廷修共112页

摘要 : 该文的主要工作包括,提出一种新的最优反馈控制,并将之应用于混沌引导控制及混沌系统高周期不稳定周期轨道(UPO)的镇定控制;针对不动点镇定控制的一类非线性反馈控制器,文中给出该类反馈控制存在的充分条件及设计步骤;文中还利用非线性H<,∞>鲁棒控制理论对... 展开

关键词 : 混沌控制最优反馈控制鲁棒控制不稳定周期轨道信息存储信息处理

9. 机械设计中基于ECA规则的智能信息服务系统的研究

[学位论文] 郭海英上海交通大学 2002年博士导师: 钟廷修共112页

摘要 : 该文介绍机械设计中基于面向对象的ECA规则的智能信息服务系统(Intelligent Information Service System,简称IISS)的理论与方法.IISS能在合适的时候,为使用者主动提供信息和服务,减小使用软件的难度和出错的可能性,最大程度地发挥已有信息资源的作用... 展开

关键词 : 机械设计 CAD ECA规则智能信息服务

10. 液压集成块孔系优化设计的理论和方法研究

[学位论文] 周惠友上海交通大学 2001年博士导师: 钟廷修共110页

摘要 : 在液压集成块设计中,液压集成块的空间布局、孔道连通规划和孔道连通设计是三个非常棘手的问题.大多数研究者都尽量避开这些问题,所以液压集成块的设计问题大多停留在理论结构和局部功能(校验、图纸输出等)的完善研究上.研究者一直没有找到这些问题的... 展开

关键词 : 液压集成块液压集成块空间布局孔道连通规划孔道连通设计有向图