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《四川大学》 2005年
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复杂结构产品虚拟布局与装配关键技术研究

张刚  
【摘要】:如何缩短我国复杂武器系统产品开发周期,降低成本,提高武器系统的工程化能力和水平,缩短武器的战备反应时间(很大程度上取决于产品的装配和检测时间),是摆在我们面前一个急需解决的问题。合理的布局与装配设计是实现复杂武器产品功能和在设计阶段发现并解决装配问题的前提,同时也是实现产品设计数字化的关键技术之一。因此,针对复杂武器系统工程化的需求,进行复杂结构产品的虚拟布局与装配研究具有重要的理论意义和实用价值。 复杂结构的布局设计属于带性能约束的布局优化问题,属于具有不确定性、高度非线性、既有定性又有定量的复杂工程系统问题,求解这类问题的难点是存在组合爆炸的计算复杂性和工程实用化的复杂性。面向复杂武器系统的虚拟装配也是一项全新的技术方法。本论文在分析布局问题的求解方法及虚拟装配技术的基础上,以复杂武器系统的典型复杂构件——飞行器仪器舱为研究对象,探讨复杂结构产品的虚拟布局与装配系统的构建原理,重点研究布局设计算法、产品的装配建模、装配序列规划方法和装配仿真的实现方法。论文的主要研究成果和特色如下: (1) 针对复杂结构产品设计的需要,建立了复杂结构产品虚拟布局与装配设计系统的体系结构和功能模型,提出以算法设计为基础进行布局方案设计,以虚拟装配设计为检验手段对布局结果的可装配性进行检验和评价的设计思想,分析论述了系统的使能工具和实施的主要关键技术。 (2) 在对课题背景下的复杂布局问题进行描述的基础上,建立了相应的复杂布局问题求解数学模型。在进行问题求解时,将遗传算法的实数编码拓展到解空间编码,提出了一种改进的实数编码遗传算法——解空间编码遗传算法(Solution-Vector Cooing Genetic Algorithm:SVCGA)来求解复杂布局问题,算法将解空间变量直接作为染色体基因进行编码,采用模拟退火算法的思想对中间解进行选择,对不同类型的变量采取不同遗传算子,并采取增加扰动量的方法控制算法的搜索范围,用最优保留策略保留了当前最优解。该算
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