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遗传算法在产品形态设计中的应用研究

刘桦  
【摘要】:产品形态设计是一个解决问题的过程,设计师一般采用数据收集、分析、综合和设计决策的系统化方法获得产品形态设计的最优化解。在这一过程中,设计师需要收集、处理大量的设计信息,运用多方面的设计知识和设计方法,进而提出可行的设计方案。提高设计效率和质量是产品形态设计研究领域的一个重要研究方向。 本文根据遗传算法的特点,提出了一种基于遗传算法的产品形态设计方法。其主要的目的是提高产品形态设计过程中的知识集成度和设计效率。 在分析遗传算法的特点和计算机辅助工业设计发展现状与趋势的基础上,讨论了遗传算法在计算机辅助工业设计的应用领域和可能的实现方法。 分析讨论了产品形态设计中初始种群的构造方法和遗传算法实现方法,提出了基于遗传算法的产品形态设计系统的体系结构,划分了系统功能模块,对比分析了基于遗传算法在产品形态设计方法与传统产品形态设计方法的区别。 提出了运用树形层次结构对产品进行功能分解和遗传编码的方法。阐述了基于遗传算法的产品形态设计系统的实现方式,通过单点交叉、基本变异和最优保存策略实现产品形态设计的遗传运算。在产品功能分解的基础上,设计了组成功能模块的结构特征的树形层次结构,设计了产品的遗传编码方法。根据编码方法设计了遗传运算的遗传算子。 鉴于基于目标函数的遗传算法评价体系无法评价包含模糊信息的产品形态审美因素的适应度大小,本文设计了基于用户需求评价的综合个体适应度评价体系。该评价体系采用用户需求转换方法(QFD),通过产品特性、顾客需求、专家评价和竞争对手分析等方面给出个体综合适应度的加权系数。设


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