機(jī)械產(chǎn)品多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)優(yōu)化建模理論和技術(shù)研究.pdf

1、該文提出"機(jī)械產(chǎn)品多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)優(yōu)化建模理論和技術(shù)".并對(duì)這一理論和技術(shù)作了橫向和縱向拓展.在橫向上,將微積分與多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化技術(shù)相融合,研究了常微分方程的并行算法,并將重積分問(wèn)題轉(zhuǎn)化為微分問(wèn)題進(jìn)行處理.在縱向上,把優(yōu)化建模工作向捕捉設(shè)計(jì)意圖方向作了一些拓展工作.在優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域,近年來(lái)出現(xiàn)了分級(jí)優(yōu)化、分層優(yōu)化和多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化等新思想.這些方法都是針對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中一個(gè)或幾個(gè)方面發(fā)展起來(lái)的新理論.歸納起來(lái),主要體現(xiàn)在任務(wù)規(guī)劃和并行計(jì)算兩個(gè)

2、環(huán)節(jié).該文則力求較全面研究機(jī)械產(chǎn)品多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)優(yōu)化建模技術(shù).力求在理論上和實(shí)踐上有所創(chuàng)新.從而,形成該文的多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)優(yōu)化建模進(jìn)程理論,即:需求分析→描述建模→數(shù)學(xué)建?！山鈹?shù)學(xué)建模.描述建模揭示了人類(lèi)智能的潛意識(shí),力圖用文字、符號(hào)和圖形等來(lái)捕捉工程師的設(shè)計(jì)意圖.該文從優(yōu)化設(shè)計(jì)的角度出發(fā),對(duì)參數(shù)優(yōu)化過(guò)程中的設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇、數(shù)學(xué)公式的捕捉進(jìn)行了較為系統(tǒng)的探討.提出參數(shù)優(yōu)化建模的"兩樹(shù)一表"策略.所謂"兩樹(shù)",是指按學(xué)科的層次性建立的學(xué)

3、科樹(shù)和在學(xué)科樹(shù)的指導(dǎo)下建立的產(chǎn)品需求樹(shù);"一表"是指參數(shù)表(包括設(shè)計(jì)函數(shù)表),它是產(chǎn)品需求樹(shù)向?qū)W科樹(shù)映射的產(chǎn)物.在綜合運(yùn)用層次分析法和集合論等知識(shí)的基礎(chǔ)上形成該文的描述模型,即需求一理論映射.這一模型從客觀(guān)上將人類(lèi)設(shè)計(jì)意圖用參數(shù)符號(hào)和公式固定下來(lái),形成數(shù)據(jù)庫(kù).使得設(shè)計(jì)者從盲目搜索中解放出來(lái).對(duì)數(shù)學(xué)建模的功能進(jìn)行了擴(kuò)充.數(shù)學(xué)函數(shù)的表達(dá)、任務(wù)分解、參數(shù)分配和耦合變量分析等操作過(guò)程都被認(rèn)為是數(shù)學(xué)建模的關(guān)鍵環(huán)節(jié).在多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化建模過(guò)程中,這些

4、環(huán)節(jié)都應(yīng)當(dāng)受到重視.該文求解多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一個(gè)基本出發(fā)點(diǎn)是將多目標(biāo)問(wèn)題通過(guò)任務(wù)分解等方式轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問(wèn)題或者單目標(biāo)問(wèn)題的組合(如多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化).為此,文章對(duì)任務(wù)分解和耦合變量的處理作了重點(diǎn)討論.并以抽油機(jī)為實(shí)例闡明了FDT表與DDT表的應(yīng)用和耦合變量(包括系統(tǒng)變量和連接變量)的捕捉過(guò)程和處理方法.同時(shí),對(duì)抽油機(jī)的產(chǎn)品模型進(jìn)行了分解,形成一個(gè)帶有系統(tǒng)層和兩個(gè)子系統(tǒng)的并行數(shù)學(xué)模型.最后,討論了任務(wù)分解條件下目標(biāo)函數(shù)的構(gòu)造方式.并開(kāi)發(fā)出一

5、種適用于二層模式多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化的權(quán)重分配方案.實(shí)踐上,首先在實(shí)施多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)優(yōu)化建模思想的過(guò)程中,分階段依次實(shí)現(xiàn)描述建模、數(shù)學(xué)建模和可解數(shù)學(xué)建模三大建模思想,自動(dòng)生成與OPB2.0算法庫(kù)的接口函數(shù).其次,在FDT表理論基礎(chǔ)上,為建模工具M(jìn)odel開(kāi)發(fā)任務(wù)分解功能.然后,對(duì)常微分方程(組)、微分代數(shù)系統(tǒng)、積分問(wèn)題作深入研究,開(kāi)發(fā)出一系列可解數(shù)學(xué)模型.另外,作者還參加了華中科技大學(xué)CAD中心的國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目"機(jī)械系統(tǒng)廣義優(yōu)化設(shè)計(jì)