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《山东师范大学》 2006年
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基于GP的创新设计技术研究及应用

江海燕  
【摘要】:J.R.Koza教授在1989年提出了GP(Genetic Programming)算法。GP最重要的特点之一是组成种群的个体有一种动态的树状结构。GP的基本遗传算子包括选择、交叉和变异。作为进化计算的较新分支之一,GP受到了各领域专家的重视。自1994年以来,IEEE进化计算国际会议就设置了“GP”的专题,对GP的算法、理论、数据结构等方面进行研究。GP试图解决计算科学的一个中心问题:计算机在没有明显编程的情况下怎样解决问题。直到现在,GP在设计、优化控制、系统识别、函数学习、计算分子生物学等诸多问题领域中得到了广泛和深入的应用,体现了GP的发展优势及突出特点。 设计在经历了萌芽阶段,手工艺阶段,到达了现代工业设计阶段。现代设计是一种创造性活动,它要求考虑计算机技术的应用,综合功能、技术、材料、经济、安全、审美等因素进行规划与设计,以使设计的产品与产品的使用者之间取得最佳的匹配。创新设计作为适应现今社会发展需求而产生的一种现代设计方法,已经得到诸多设计人员的重视,其最本质的特点是创新。创新意味着需要更多的跨学科的知识结构、更复杂的技术支撑和更完善的创新理论。在后工业化时代,人们把产品的设计创新称为继科技创新之后的“第二次竞争”。 将进化计算应用于创新设计,在国内外都有一定的研究与实现。进化计算应用于建筑设计、工业设计、艺术设计、服装设计、图像修补和音乐创作等领域已经取得了一定的成绩。 将GP的相关理论和技术应用于创新设计领域,将进化算法与设计师以往的设计经验相结合,综合利用计算机技术、人工智能技术得到新颖而能满足设计要求的创新结果,是可行且又有深远意义的。本文所做主要工作如下: 1、对GP理论进行研究。将GP与其它相关理论进行比较,得到将GP应用于创新设计的优势所在。 2、针对传统设计方法存在的问题,以及现代设计的要求,指明创新设计的重要性。文章对创新设计的概念,创新设计的方法手段及创新设计的模型进行了探讨和研究。 3、根据将进化计算应用于创新设计的研究背景和现状,文章将GP应用于创新设计,并体现在建筑设计的应用上。在建筑设计中建筑构件的生成主要是采用GP算法,实现由计算机自动产生具有创新外观造型的建筑构件。并且,为了激发设计师的创作灵感,利用群体智能之PSO算法,将得到的创新的优良的建筑构件进行智能组装,从而得到较优秀的建筑体。 本文研究受国家自然科学基金《支持创新概念设计的协同进化计算技术研究》(项目号:60374054)、山东省自然科学基金项目《支持创新设计的进化计算技术研究》(项目号:Y2003G01)、山东省中青年科学家奖励基金项目《创新设计软构件及集成系统》(项目号:03BS003)等项目资金的资助。
【学位授予单位】:山东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP18

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李军;基于进化算法的产品造型创新设计研究与实现[D];武汉理工大学;2007年
2 刘妍;基于遗传程序设计的函数自动建模系统的研建[D];北京林业大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 傅学芳;基于GP/GA的数据建模方法[J];数理统计与管理;2001年04期
2 赵新昱,陈文伟,牛晓丽;遗传算法和遗传规划对比研究[J];系统工程与电子技术;2000年12期
3 江辉,孙守迁,潘云鹤,李纶,徐卉慧;面向工艺品的创新设计系统[J];中国机械工程;2002年04期
4 陈志卫,王万良,万跃华,张聚,赵燕伟;遗传规划研究的现状及发展[J];浙江工业大学学报;2003年02期
5 周平,汪亚明,赵匀;遗传程序设计及其新进展与应用[J];浙江工程学院学报;2003年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴树猛;张埂;;一类指派问题的数学模型与算法研究[J];徐州工程学院学报(自然科学版);2010年04期
2 张义良;;基于遗传算法的一种自动聚类方法[J];萍乡高等专科学校学报;2006年03期
3 屠昂燕;陈建成;;遗传算法的收敛性研究[J];湖北第二师范学院学报;2008年02期
4 李淼;张浩东;张建;胡泽林;高会议;;农业知识工程建设中复杂系统理论与混合计算方法研究[J];中国科学:信息科学;2010年S1期
5 刘增勇;张勇;欧阳欢;陈明;;基于MAS的战时装备机动保障模型研究[J];指挥控制与仿真;2010年04期
6 蒋天颖;;企业知识管理水平评估优化方法及应用[J];情报杂志;2008年02期
7 徐中明;刘世谦;张志飞;张亮;;面向行人综合保护的汽车前部结构参数优化[J];汽车工程;2011年06期
8 孙兆伟;李智;;基于遗传算法的针织染色生产调度方法[J];青岛大学学报(工程技术版);2008年02期
9 李磊;雷勇军;唐国金;;基于遗传算法的含集中质量和弹性支撑复合材料层合板固有频率优化设计[J];强度与环境;2008年03期
10 马国兵;张楠;;一种基于神经网络的机动目标轨迹预测方法[J];青岛理工大学学报;2006年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王立涛;;论反求工程在汽车产业发展中的作用[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 李枚毅;游维;蔡自兴;;多样度和适应度引导的遗传算法操作概率计算研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 刘志雄;杨光祥;;基于轮盘赌概率分配编码方法的并行机调度优化[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 李会军;叶宾;;一种基于递归BP神经网络的多步预测控制方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 许秀英;甘龙辉;陶冶;黄操军;;基于遗传神经网络的土壤含水率预测[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
7 赵金帅;;基于遗传算法和L滤波的混合噪声滤波算法[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
8 胡海洋;绪梅;;基于FPGA的遗传算法在核爆监测中的应用[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(下册)[C];2008年
9 张启义;常树春;张永利;;改进遗传算法在公路运输装备战场抢修中的应用[A];中国运筹学会第九届学术交流会论文集[C];2008年
10 张启义;唐小平;李振东;;基于改进遗传算法的战区联勤军事物流运输保障研究[A];中国运筹学会第九届学术交流会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张杏莉;几何约束求解关键问题研究[D];山东科技大学;2010年
2 樊建聪;分布估计学习算法研究[D];山东科技大学;2010年
3 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 陈得宇;基于MAS的智能电压控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 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
8 段志东;基于广义模块化设计的快锻液压机机架力学特性研究[D];兰州大学;2010年
9 胡沙;面向服务的模具企业信息系统集成平台关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
10 何英;干旱区典型流域水资源优化配置研究[D];新疆农业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 张静;协同产品开发过程规划方法研究[D];山东科技大学;2010年
3 程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年
4 王庆丽;火电厂负荷经济调度算法研究及锅炉热经济性诊断[D];郑州大学;2010年
5 孔祥伟;城市二次供水智能控制系统的研究与开发[D];郑州大学;2010年
6 雷明杰;神经网络和遗传算法在中厚板轧机中的应用研究[D];郑州大学;2010年
7 白明;船舶管系路径优化算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 黄铖;无人艇的有限元参数化建模与变截面优化方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 赵淑香;零航速下减摇鳍的运动规律与能量优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 韩洪祥;船舶直驱式容积控制液压舵机系统的分析与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杜虹,朱慧娟;一种产品创新设计方法的探讨[J];轻工机械;2004年02期
2 姜惠刚;;线性遗传程序设计比较分析[J];软件导刊;2009年03期
3 徐立;刘海砚;孙广宇;陈晓慧;;基于.NET组件的数字制图系统的设计与实现[J];测绘;2009年03期
4 黑俊如,王爱云,刘希玉;利用遗传算法和人工神经网络的外形重构[J];山东师范大学学报(自然科学版);2003年02期
5 傅学芳;基于GP/GA的数据建模方法[J];数理统计与管理;2001年04期
6 王雷,李视水,王方春,于莲,高建波;关于69杨胸径与根径线性回归的求证[J];山东林业科技;2004年06期
7 ;A Tentative Research on Complexity of Automatic Programming[J];Wuhan University Journal of Natural Sciences;2001年Z1期
8 杜欣;刘坤起;陈玉军;贾丽媛;;改进的基因表达式程序设计实现复杂函数的自动建模[J];微计算机信息;2006年16期
9 卢振坤;;几种函数逼近方式的逼近能力分析与比较[J];梧州学院学报;2008年03期
10 胡翔云;;列表曲线逼近函数构造方法的探讨[J];湖北职业技术学院学报;2007年01期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 冯力;支持机械创新设计CAD方法的探索[D];西安电子科技大学;1999年
2 蔡鸿明;用于创新设计的人脑模型体系构造及知识生成[D];西北工业大学;2002年
3 宋保华;面向产品概念设计的智能草图研究[D];西北工业大学;2003年
4 黄琦;基于产品风格认知模型的计算机辅助概念设计技术的研究[D];浙江大学;2005年
5 赵婷婷;基于直觉启发和改进遗传算法的形状概念设计[D];大连理工大学;2006年
6 李晓武;支持产品创新设计CAD造型关键技术研究[D];北京航空航天大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 孙海涛;遗传算法在计算机辅助设计中的应用[D];山东师范大学;2005年
2 高丽萍;支持创新概念设计的计算机辅助设计系统研究[D];山东师范大学;2005年
3 赵雪平;遗传规划在高速公路联网收费数据处理再利用的应用研究[D];长沙理工大学;2004年
4 赵瑾;基于TRIZ进化理论的外形创新设计系统研究[D];电子科技大学;2006年
5 牛爱光;遗传规划算法的改进及其应用研究[D];中国科学技术大学;2006年
6 夏炎;遗传规划理论及其在符号回归中的应用[D];上海交通大学;2007年
7 金妍彦;遗传规划模型在我国个人信用评估中的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
8 陈华珊;遗传规划算法在软件可靠性建模中的应用研究[D];河北工程大学;2007年
9 范新桥;遗传程序设计在电力系统短期负荷预测中的应用[D];河北农业大学;2008年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 惠英超;基于案例的产品造型创新设计方法与CAD实现技术[D];长安大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张昆,韩至骏,于国军;用基因算法实现切削参数的现场实时优化[J];清华大学学报(自然科学版);1999年02期
2 张铃,ahu.edu.cn,张钹;遗传算法机理的研究[J];软件学报;2000年07期
3 杨启文,蒋静坪,张国宏;遗传算法优化速度的改进[J];软件学报;2001年02期
4 林丹,李敏强,寇纪凇;基于遗传算法求解约束优化问题的一种算法[J];软件学报;2001年04期
5 戴晓晖,李敏强,寇纪淞;遗传算法的性能分析研究[J];软件学报;2001年05期
6 陈文伟,张帅;经验公式发现系统FDD[J];小型微型计算机系统;1999年06期
7 顾新建,谭建荣,祁国宁;机械产品信息基因模型[J];中国机械工程;1997年02期
8 黎明,杨小芹,刘高航;图象边界的遗传算法规整[J];中国图象图形学报;2001年08期
9 王上飞,陈恩红,李金龙,王煦法,齐岩;基于内容的交互式感性图象检索[J];中国图象图形学报;2001年10期
10 周平,汪亚明,赵匀;遗传程序设计及其新进展与应用[J];浙江工程学院学报;2003年01期
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