基于改進(jìn)粒子群算法的曲線(xiàn)曲面優(yōu)化方法研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)（CAGD）起源于航空工業(yè)，正是由于飛機(jī)的復(fù)雜外形，使其與曲線(xiàn)曲面造型設(shè)計(jì)密切相關(guān)，而曲線(xiàn)曲面的優(yōu)化又是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要因素，所以有關(guān)優(yōu)化方法的研究具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)前，產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中造型設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)相互脫節(jié)，工業(yè)設(shè)計(jì)師在造型時(shí)更多的從美學(xué)和人機(jī)工程學(xué)角度進(jìn)行曲面設(shè)計(jì)，對(duì)產(chǎn)品曲面受力、變形與強(qiáng)度等工程因素考慮較少；而機(jī)械工程師在設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制定制造工藝時(shí)常常根據(jù)工程需求修改造型設(shè)計(jì)，這就使得產(chǎn)品美觀和舒適

2、受到了影響。所以，為了使曲面更好地達(dá)到人機(jī)功能和設(shè)計(jì)性能的雙重要求，在產(chǎn)品曲面設(shè)計(jì)之初，就應(yīng)該綜合考慮這兩方面因素。本文就是鑒于人機(jī)工程學(xué)、逆向工程、機(jī)械設(shè)計(jì)等理論，綜合考慮了產(chǎn)品的美觀舒適和結(jié)構(gòu)功能，使得復(fù)雜曲面光順，并最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
　　本論文以座椅靠背曲線(xiàn)曲面的光順性、人機(jī)交互舒適性能和曲面力學(xué)與強(qiáng)度性能優(yōu)化設(shè)計(jì)為目標(biāo)，以能量法為基礎(chǔ)，研究建立靠背曲線(xiàn)曲面多學(xué)科造型優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化方法。首先，通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量

3、得到人體背部數(shù)據(jù)，并依此構(gòu)造出曲線(xiàn)曲面數(shù)據(jù)，然后以三次均勻B樣條曲線(xiàn)和雙三次B樣條曲面為光順對(duì)象，把測(cè)量所得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為其控制參數(shù)。其次，綜合考慮能量法的優(yōu)缺點(diǎn)，引入最小二乘法，采用最小二乘能量法建立曲線(xiàn)曲面光順優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，研究了在外載荷、材料特性等物理約束條件下對(duì)于曲線(xiàn)曲面能量法的改進(jìn)，且在人機(jī)工程學(xué)、汽車(chē)座椅力學(xué)和幾何約束條件下，形成了最終優(yōu)化模型。再次，引入擾動(dòng)因子改善粒子群算法自身性質(zhì)，同時(shí)，把基本粒子群算法結(jié)合遺傳算法的性