面向并行設(shè)計(jì)的建模方法研究.pdf

1、在綜合分析并行協(xié)同設(shè)計(jì)研究的歷史和現(xiàn)狀后，針對(duì)當(dāng)前復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究中的過程建模、產(chǎn)品建模、CAX集成建模、控制規(guī)劃建模等關(guān)鍵問題，對(duì)并行建模和并行優(yōu)化求解進(jìn)行了一些有益的嘗試，主要研究進(jìn)展體現(xiàn)在以下七個(gè)方面： 一、基于設(shè)計(jì)支持模型動(dòng)態(tài)擴(kuò)張的復(fù)雜產(chǎn)品求解方法研究為解決并行設(shè)計(jì)中面向下游的知識(shí)沖突和設(shè)計(jì)反饋問題，提出了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全過程策略：基于產(chǎn)品信息擴(kuò)張和模型動(dòng)態(tài)重組的動(dòng)態(tài)求解知識(shí)框架。以知識(shí)集成、潛真擴(kuò)展為特征重組設(shè)計(jì)模型，建立

2、面向設(shè)計(jì)進(jìn)程的潛知識(shí)表達(dá)方式；構(gòu)建柔性建模機(jī)制，支持設(shè)計(jì)模型的及時(shí)更新；以螺旋進(jìn)程為設(shè)計(jì)推進(jìn)模式，降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，提高設(shè)計(jì)效率。 二、基于潛模型理論的的潛知識(shí)表達(dá)方法研究首先進(jìn)行了動(dòng)態(tài)知識(shí)表達(dá)的理論探索：以傳統(tǒng)邏輯論和信息論中處理不完全信息的潛模型理論為基礎(chǔ)，結(jié)合復(fù)雜技術(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)程中變量、目標(biāo)與約束等信息的擴(kuò)張過程，提出了產(chǎn)品設(shè)計(jì)潛知識(shí)表達(dá)理論，描述了具有層次性、集成性和動(dòng)態(tài)性的動(dòng)態(tài)知識(shí)表達(dá)方式，將傳統(tǒng)的面向單點(diǎn)的產(chǎn)品知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

3、面向進(jìn)程的知識(shí)框架，使模型能響應(yīng)設(shè)計(jì)進(jìn)程從潛真狀態(tài)逐漸向全真狀態(tài)逼近。用挖掘機(jī)設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)知識(shí)進(jìn)行了實(shí)例改造。 三、基于動(dòng)態(tài)知識(shí)表達(dá)的柔性設(shè)計(jì)支持模型研究在闡述了產(chǎn)品動(dòng)態(tài)知識(shí)框架的基礎(chǔ)上，構(gòu)造了復(fù)合知識(shí)模型，闡述了復(fù)合知識(shí)模型由知識(shí)源和模型重組機(jī)制組成的本質(zhì)。知識(shí)源具有潛真性、靈活性、感應(yīng)性和設(shè)計(jì)導(dǎo)向性等潛知識(shí)特征，設(shè)計(jì)者在同步知識(shí)源所組成的公共知識(shí)塊的基礎(chǔ)上進(jìn)行并行建模，包括約束網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)化模型、分析模型和評(píng)價(jià)模型等，降低模型間

4、的知識(shí)沖突，實(shí)現(xiàn)模型的及時(shí)重組和動(dòng)態(tài)響應(yīng)反饋。提出了以層次型設(shè)計(jì)需求、未知變量敏度和函數(shù)完整度三種方式共同作用的設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)制，協(xié)助設(shè)計(jì)者優(yōu)選設(shè)計(jì)路徑。 四、螺旋設(shè)計(jì)進(jìn)程研究建立了基于復(fù)合知識(shí)模型的螺旋設(shè)計(jì)進(jìn)程，提出了以擴(kuò)張的設(shè)計(jì)模型、分析模型、評(píng)價(jià)模型、優(yōu)化模型支持的四個(gè)設(shè)計(jì)階段循環(huán)漸進(jìn)的推進(jìn)策略，以漸進(jìn)的進(jìn)程模式和逐步擴(kuò)張的產(chǎn)品模型代替以往的固化方式，同時(shí)增加柔性約束網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行沖突風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)，以產(chǎn)品性能目標(biāo)的擴(kuò)展和漸進(jìn)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)進(jìn)程

5、。在設(shè)計(jì)反饋中引入了以后期產(chǎn)品信息修正前期設(shè)計(jì)模型的方式，降低了模型假設(shè)和簡(jiǎn)化帶來的設(shè)計(jì)沖突，提高設(shè)計(jì)效率和效果。以挖掘機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)為例，進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證。 五、面向分析的集成建模技術(shù)研究針對(duì)CAD/CAE集成困難的現(xiàn)狀，提出了利用CAD參數(shù)化技術(shù)對(duì)CAE仿真模型進(jìn)行自動(dòng)建模，解決CAE軟件自身無法克服的建模難、優(yōu)化難問題。以面向廣義優(yōu)化的參數(shù)化建模、基于布局與骨架的整機(jī)建模及裝配技術(shù)、ADAMS與PRO/E聯(lián)合建模技術(shù)為基礎(chǔ)，建立

6、了面向分析反饋的CAD/CAE一體化模型。該方法提高了CAE與CAD技術(shù)的集成度，使CAE結(jié)果快速響應(yīng)到設(shè)計(jì)進(jìn)程中，有效提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的并行性。以挖掘機(jī)建模為例進(jìn)行了驗(yàn)證。 六、基于優(yōu)化算法的軌跡規(guī)劃建模研究以既能達(dá)到良好的軌跡規(guī)劃精度，又有優(yōu)良的操縱平穩(wěn)性及節(jié)能效果為目標(biāo)，提出了一種挖掘機(jī)器人的多領(lǐng)域協(xié)同軌跡規(guī)劃方法。以挖掘姿態(tài)角為優(yōu)化變量，油缸進(jìn)程和加速度梯度為雙目標(biāo)，位置盲角和最佳切削范圍為約束建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，采用遺傳算