虛擬環(huán)境下人機(jī)結(jié)合的布局問(wèn)題求解理論與方法的研究.pdf

1、布局問(wèn)題是一類尋求幾何體在空間中合理布置的離散組合最優(yōu)化問(wèn)題,有著廣泛的工程應(yīng)用背景.尤其對(duì)一些重要的機(jī)械產(chǎn)品,布局方案設(shè)計(jì)關(guān)系到它們主要性能指標(biāo)的優(yōu)劣乃至成敗.布局問(wèn)題已被研究多年,而且隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展,研究熱潮仍在不斷增長(zhǎng).然而,鑒于問(wèn)題具有建模和求解的高度復(fù)雜性,特別是布局過(guò)程中還涉及相當(dāng)部分難以用計(jì)算機(jī)模擬的人類專家的認(rèn)知活動(dòng),其完全解決還需要長(zhǎng)期的研究過(guò)程.該文在智能工程理論的指導(dǎo)下,利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),提出了一種基于虛

2、擬環(huán)境的人機(jī)智能結(jié)合的理論與方法,旨在探索出一條支持復(fù)雜工程布局問(wèn)題求解的研究道路.首先,總結(jié)和分析了布局問(wèn)題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,指出了當(dāng)前的困難與不足.通過(guò)對(duì)人與機(jī)器智能差異的探索,提出了發(fā)揮人機(jī)各自優(yōu)勢(shì)的人機(jī)智能結(jié)合的布局問(wèn)題求解理論與方法.并采用智能工程的思想,首次建立了一個(gè)較為完善的人機(jī)結(jié)合的智能布局設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基本理論和總體框架.通過(guò)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其在設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用的研究,發(fā)現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)的高層次三維虛擬視覺(jué)環(huán)境在人機(jī)結(jié)合的布局中的

3、作用,并提出了虛擬環(huán)境下人機(jī)結(jié)合的智能系統(tǒng)模型.討論了問(wèn)題的計(jì)算復(fù)雜性理論.針對(duì)布局問(wèn)題的計(jì)算復(fù)雜性進(jìn)行了求解方法的探討,并對(duì)組合最優(yōu)化領(lǐng)域及布局領(lǐng)域的常用啟發(fā)式方法進(jìn)行了歸納和總結(jié).然后分析了現(xiàn)有長(zhǎng)方體布局啟發(fā)式算法在處理布局空間上所采用方法的特點(diǎn)和存在的不足,提出了一種基于空間動(dòng)態(tài)分解的啟發(fā)式算法,并通過(guò)算例對(duì)算法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證.并在此基礎(chǔ)上給出了人機(jī)結(jié)合的機(jī)主人輔策略的實(shí)現(xiàn)方法.虛擬布局采取了人主機(jī)輔的策略,實(shí)現(xiàn)以人為中心,機(jī)

4、器輔助地完成布局設(shè)計(jì).文中介紹了聚塊布局的序列三元組方法,首次提出了基于序列三元組的代碼反解算法,為人工布局與機(jī)器算法耦合提供了實(shí)現(xiàn)機(jī)制.提出了人機(jī)結(jié)合的虛擬布局優(yōu)化.文中在虛擬環(huán)境下建立了問(wèn)題的有限且完整解空間,配合代碼反解,使人和計(jì)算機(jī)各擅所長(zhǎng)地協(xié)同工作.算例顯示了人機(jī)協(xié)同布局優(yōu)化的結(jié)果好于單獨(dú)采用機(jī)器優(yōu)化的方法.最后,介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的體系結(jié)構(gòu).通過(guò)實(shí)例計(jì)算,驗(yàn)證了該文的研究成果.文末對(duì)全文的工作進(jìn)行了總結(jié)并對(duì)以后的研究