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《天津大学》 1997年
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基于智能工程的集成化智能设计系统及其在钟手表设计中的应用

段国林  
【摘要】: 智能工程是在知识密集型工业发展阶段,为适应工业决策自动化及对大规模的集成化、智能化和自动化的更高要求,而提出来的一门新学科。它能用计算机系统建立和求解复杂问题的复合知识模型。布局问题是具有NP完备计算复杂度的离散组合优化问题。它很难用单一模式的知识模型(如数学模型)来精确表达。钟手表设计过程既要用到传统CAD技术求解数值模型及几何模型,还要用到专家系统求解符号模型,同时在机芯总体布局设计中,需要用布局理论指导问题优化模型的求解,因此只有用智能工程技术才能将这样复杂的复合知识模型集成起来。本文基于智能工程的思想,提出了一种并行分层结构的集成化智能设计系统,并在钟手表设计课题中得到了成功的应用。全文围绕集成化智能设计系统这一主线,讨论了系统中用到的各种理论和先进的设计技术。主要研究内容如下: 首先分析了人工智能、CAD、智能CAD、智能设计及智能工程之间的联系及区别,指出智能工程对指导工程实践活动具有重要意义。通过对钟手表设计及布局问题研究现状的分析,结合钟手表CAD课题,提出了并行分层结构的集成化智能设计系统。 然后介绍了钟手表智能设计系统的构成及各子模块的内容。着重讨论了整个系统的集成者和管理者——元系统的结构及工作原理。本文基于智能工程思想提出的并行分层的集成化智能设计系统的体系结构,对涉及众多领域、众多知识的复杂的设计问题求解具有指导意义。 根据钟手表机芯设计的特点,本文采用专家系统进行进行总体布局初步设计,然后利用遗传算法和模拟退火法对设计结果进行优化设计。专家系统由自行研制的设计型专家系统工具GDEST来构造。对专家系统的发展概况进行介绍之后,详细介绍了GDEST的原理及使用指南。 通过对不同领域内启发式方法研究现状的分析,提出以智能工程思想为指导,加强各研究领域的合作,将对解决工程实际难题具有特殊效果的启发式方法的研究推向高潮。 钟手表机芯设计中齿轮参数的优化设计问题是一个组合优化问题,很难用传统优化方法解决。本文首次将遗传算法引入钟手表机芯设计领域,成功地解决了齿轮参数优化设计问题。对遗传算法的基础理论及收敛性做了详细论述,介绍了用遗传算法解决齿轮参数问题的整个过程,并讨论了遗传算法本身参数对设计结果的影响。这些研究及应用拓展了遗传算法的应用范围,对设计领域内的组合优化问题的求解具有重要的指导作用。 齿轮的空间布局优化设计在机芯设计过程中占有重要位置,本文首次利用布局理论指导钟手表总体布局优化设计,使布局理论有了新的实践结合点。介绍了用模拟退火法解决三维布局问题的过程,全面讨论了退火策略各个参数对设计结果的影响,并提出了模拟退火法应加强研究的方向。由于钟手表机芯在机械设计中的典型性,模拟退火法的成功使用也对一般的机械设计具有指导作用。 论述了利用八叉树结构对机芯进行干涉检查的原理。本文利用AutoCAD软件可以方便输入任意三维物体并能生成IGES文件的特点,开发了任意布局物体提取系统,解决了布局问题中布局物体输入计算机并换成八叉树结构的问题。 最后,对全文工作进行了总结并对以后的研究方向做了展望。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:1997
【分类号】:TH714.1

【引证文献】
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1 王彩红;分布式环境下人机协同的智能布置设计理论与方法的研究[D];北京交通大学;2007年
【参考文献】
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1 滕弘飞,孙守林,葛文海,杨永辉,娄汉文;旋转舱内圆柱体及长方体群布局优化[J];大连理工大学学报;1993年03期
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3 段国林,林建平,查建中,翁起蛰;基于智能工程的钟表CAD系统的研究与设计[J];河北工业大学学报;1997年03期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴大宏,赵人达;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究初探[J];四川建筑科学研究;2002年03期
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8 阮怀忠,张建中;基于改进遗传算法的TSP问题求解[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2003年04期
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10 方潜生;硬件进化(EHW)的研究与进展[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 郭玉堂;刘路路;;基于佳点集遗传算法的边缘检测[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 刘向;邹逢兴;张湘平;高政;;面向节能的混合流水车间调度方法的研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 汪民乐;高晓光;;GA早熟问题的定量分析及其预防策略[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
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10 田占东;张振宇;;用遗传算法确定反应速率方程参数[A];第三届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 时长江;豆科类杂草种子图像识别系统研究[D];中国海洋大学;2009年
2 陈韶斌;基于知识推理和视觉机理的遥感图像目标识别方法研究[D];华中科技大学;2010年
3 韩艳玲;可能性构造空间理论与计算机作曲思维模型研究[D];华中科技大学;2010年
4 彭北青;第三方物流配送车辆路径问题模型及算法研究[D];华中科技大学;2009年
5 黄林峰;多目标进化算法研究[D];中国科学技术大学;2009年
6 刘飞;四足机器人步态规划与平衡控制研究[D];中国科学技术大学;2010年
7 郑罡;频域有限差分方法的改进研究[D];电子科技大学;2010年
8 郑军红;基于知识工程的智能夹具设计系统构建研究[D];浙江大学;2010年
9 车勇;轮胎噪声的预测方法与试验研究及优化设计[D];武汉理工大学;2010年
10 李正军;林—浆—纸产业集群供应链协同管理研究[D];中南林业科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赫英毅;毫米波段基于TE_(21)模差网络设计[D];中国工程物理研究院;2009年
2 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
4 罗婷婷;飞机钣金叠板数控套裁下料软件系统的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
6 王辉;基于改进遗传算法的物流配送路径优化研究[D];山东科技大学;2010年
7 纪二云;基于改进遗传算法的电力系统无功优化的研究[D];山东科技大学;2010年
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9 韩冬振;远程诊断中心的设计与实现[D];郑州大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戴汝为;“人机结合”的大成智慧[J];北方工业大学学报;1996年03期
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 俞国燕;何真;;基于进化算法的产品概念设计研究进展综述[J];机械科学与技术;2010年07期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 孙梅;基于规则的无心磨削工艺智能优选辅助系统研究[D];湖南大学;2009年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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7 刘雯;朱菊霞;;注塑参数优化方法研究[J];机械研究与应用;2009年06期
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9 李颖,周俊虎;电厂计算机配煤优化模型的研究[J];电站系统工程;2002年06期
10 廖仁,陈庆新,毛宁;模具虚拟企业项目调度遗传算法研究[J];计算机集成制造系统-CIMS;2004年07期
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6 刘长有;薛原;石青辉;;固定货架中大规模拣选任务的拣选路径优化[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
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10 申元霞;张翠芳;;GA-BP算法在系统辨识中的应用[A];中国自动化学会、中国仪器仪表学会2004年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2004年
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6 朱奉梅;遗传算法在高校排课系统中的研究与应用[D];东北大学;2009年
7 亓宝梁;多模具约束的并行多机E/T调度问题的研究[D];北京化工大学;2003年
8 梁云静;基于遗传算法的主题爬虫搜索策略研究[D];湖北工业大学;2010年
9 高建兵;基于遗传算法的模糊推理控制系统的参数优化研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
10 李振业;多向变异遗传算法及其优化神经网络的研究[D];华南理工大学;2011年
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