基于軟計算的摩托車智能設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、我國是摩托車生產(chǎn)大國，研發(fā)摩托車智能設(shè)計系統(tǒng)，對于提高摩托車生產(chǎn)率、降低摩托車生產(chǎn)成本、提升我國摩托車的國際競爭力具有重要的實用價值和戰(zhàn)略意義。在摩托車的設(shè)計過程中，不僅需要大量的領(lǐng)域知識，而且需要很強的求解問題的技巧。將智能設(shè)計技術(shù)引入到產(chǎn)品設(shè)計中，既有利于提高設(shè)計自動化與智能化的水平，又有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。因此本文結(jié)合人工智能技術(shù)探討并構(gòu)建基于知識的摩托車智能設(shè)計系統(tǒng)，圍繞智能設(shè)計的若干關(guān)鍵技術(shù)進行分析研

2、究，并將這些技術(shù)應(yīng)用到摩托車的智能化設(shè)計中。論文主要采用知識工程技術(shù)建立知識庫系統(tǒng)，實現(xiàn)基于知識的摩托車參數(shù)化建模，為有限元分析提供模型，在結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)上，引入軟計算理論與方法中的遺傳算法實現(xiàn)摩托車結(jié)構(gòu)參數(shù)的全局優(yōu)化。運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從試驗數(shù)據(jù)中獲取隱式知識，實現(xiàn)對知識的聯(lián)想、推理等高效運用，同時運用粗集理論對經(jīng)驗性知識進行約簡，從而找出對決策信息具有重要影響的屬性，以及隱含在試驗結(jié)果中的專家級設(shè)計知識。結(jié)合以上技術(shù)，構(gòu)建了摩托車智能設(shè)

3、計系統(tǒng)，從而為摩托車的方案設(shè)計、性能分析提供有效的工具。
　　 論文研究的主要內(nèi)容如下：
　　 1)根據(jù)摩托車現(xiàn)有的研究成果，以及摩托車智能設(shè)計系統(tǒng)功能模型，詳細分析了智能系統(tǒng)的總體設(shè)計思想。在此基礎(chǔ)上，提出了摩托車智能設(shè)計系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，將其分為知識庫系統(tǒng)、CAD、CAE及軟計算四大模塊，從而實現(xiàn)設(shè)計方案的選擇、參數(shù)化建模、方案的仿真驗證分析、性能優(yōu)化及知識獲取等。
　　 2)針對摩托車領(lǐng)域知識的多樣性、復(fù)雜性

4、，提出了集成符號主義與連接主義的知識模型，同時采用了以面向?qū)ο鬄橹鞯幕旌现R表示方法構(gòu)建知識庫系統(tǒng)及集成多種推理方法的知識應(yīng)用機制，從而實現(xiàn)對知識的高效運用。
　　 3)針對知識庫系統(tǒng)產(chǎn)生的設(shè)計方案，為建立基于知識的摩托車自動化設(shè)計系統(tǒng)，運用功能結(jié)構(gòu)建模方法，采用基于特征的參數(shù)化建模技術(shù)，使用面向?qū)ο蟮木幊谭椒?，開發(fā)基于SolidWorks的摩托車車架參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)，實現(xiàn)摩托車的自動化設(shè)計。
　　 4)在有限元結(jié)構(gòu)分析基

5、礎(chǔ)之上，針對其它優(yōu)化設(shè)計需要求導(dǎo)，容易陷入局部尋優(yōu)的情況，采用了軟計算理論與方法中的不依賴于求導(dǎo)的全局尋優(yōu)的遺傳算法，對摩托車整車結(jié)構(gòu)參數(shù)實現(xiàn)了全局尋優(yōu)。
　　 5)為了減少性能試驗研究成本，同時有效地獲取隱含在試驗數(shù)據(jù)(或數(shù)值計算數(shù)據(jù))中的隱式知識，引入了軟計算理論與方法中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。通過對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反復(fù)訓(xùn)練，利用反映輸入與輸出模式對的內(nèi)在規(guī)律的連接權(quán)建立了試驗條件與結(jié)果的非線性方程。根據(jù)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性方程，系統(tǒng)可對新

6、的設(shè)計條件作出快速的響應(yīng)。同時將知識表達在網(wǎng)絡(luò)的連接權(quán)與閥值中，實現(xiàn)了對知識聯(lián)想、推理的高效運用。
　　 6)為了克服神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對存儲在其連接權(quán)與閥值中的知識難以進行描述，對其推理過程難以理解等缺點，提出了采用軟計算理論與方法中的粗集理論方法從實驗測試結(jié)果中識別和提取出潛在的知識，揭示出蘊涵在這些數(shù)據(jù)背后的內(nèi)在規(guī)律。通過基于粗集理論的屬性約簡與值約簡，在簡化決策表的同時，找出對決策信息具有重要影響的屬性，獲得專家級的領(lǐng)域知識，從而