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面向MEMS产品概念设计的多模式实例检索与评价方法研究

胡伟  
【摘要】:MEMS产品广泛应用于汽车电子、航空航天、信息通讯、生物医学、自动控制和国防军事等领域,具有相当可观的市场前景。MEMS是一个全新的多学科边缘交叉研究领域,在MEMS设计理论及方法尚未成熟的情况下,如何有效利用前人的设计知识,以支持MEMS产品概念设计,是MEMS CAD技术及系统急需解决的关键问题。针对MEMS产品知识的多态性和动态性特点及概念设计的大自由度要求,本文提出了面向MEMS产品概念设计的多模式实例检索与评价方法及框架,以实现MEMS产品设计知识的有效共享与重用,提高MEMS产品概念设计效率及质量。论文主要研究工作包括: ⑴提出面向MEMS产品概念设计的多模式实例检索与评价方法及框架,支持设计人员在概念设计阶段从功能、技术参数及结构等角度对MEMS设计问题进行描述,根据实际情况自由选择功能检索、技术参数检索及结构检索等不同方法及其组合配置,实现MEMS产品实例柔性检索,并对实例检索结果进行模糊评价。 ⑵提出多视图的MEMS产品实例表示方法。提出MEMS产品实例本体的定义,建立包含功能、技术参数及结构等多个视图的MEMS产品实例本体模型,采用面向对象方法对实例本体模型进行形式化描述,同时建立一个层次化的MEMS产品实例库。 ⑶分别提出基于功能、技术参数及结构的MEMS产品实例检索方法。通过加权关键词及年被引用频率,建立实例功能相关度及质量的评价模型,以两关键词SQL实例功能检索为基础,研究基于多关键词的功能检索及实例质量综合评价方法。建立基于改进熵模型的客观权重和基于群决策的主观权重计算模型,采用最近相邻法实现基于技术参数的实例检索。提出MEMS产品广义结构和狭义结构的定义,建立产品有向图模型及其积和式函数表达式,以此为基础研究广义结构相似度计算方法。提出MEMS产品路径集及其编辑操作、编辑距离的定义,研究产品路径对编辑距离计算方法和路径集简化操作算法,以此为基础提出基于产品路径集编辑距离的结构相似度计算方法。 ⑷分别提出基于正态模糊集和二元语义的MEMS产品实例模糊评价方法。建立MEMS产品实例评价体系及相应指标。提出基于正态模糊集的加权相似度计算方法,并与TOPSIS方法相结合提出产品实例定量评价方法。综合线性标度和指数标度特点,提出采用复合标度方法建立优化的二元语义模型,研究不同粒度二元语义信息之间的集结方法,借鉴VIKOR方法的思想,提出适合于多主体多粒度二元语义的实例定性评价方法。 ⑸选用Delphi7和SQL Server2000作为开发工具,开发一个面向MEMS产品概念设计的多模式实例检索与评价原型系统,分析系统结构、流程、功能模块及实现,并以微带通滤波器实例检索为例,验证本文学术思想及原型系统的正确性、可行性。 本文的研究成果不仅解决了MEMS产品设计领域知识共享与重用的难题,有助于提高MEMS产品概念设计效率和质量,还为CBR的实例检索技术开辟了一条全新的思路,将大大推动CBR技术在MEMS设计领域的进一步应用及MEMS CAD技术的发展,具有良好的理论研究价值及应用前景。


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