基于变量混合调整的机械产品智能优化策略

为解决机械产品原始设计方案的可行化,提出了基于变量混合调整的优化策略,采用了基于启发式思想生成的变量因果关系图与几何约束混合求解的变量调整策略,该策略能很好就适应产品设计的各个阶段具有良好的柔性,同时它又是约束驱动,具有很强的自适应性和灵活性,就汽车驾驶室内布置设计对该策略进行了有效的验证。     

基于MILP的应用服务器集群能耗与性能实时优化

在节能减排和激烈同行竞争的环境下，应用服务器集群的能耗与性能优化十分迫切.针对已有研究在性能指标和实时性方面的不足，提出一种集群能耗与性能实时优化方案.该方案结合采用线性加权法和主目标法优化集群功率与请求丢弃率这两个目标，将双目标优化转换成一个单目标约束优化.首先基于CPU频率等效连续调整模式下的服务器负载-功率模型，定义很少的变量将集群优化描述成混合整数二次规划问题，然后采用变量拆分和变量转换将其转化成混合整数线性规划（mixed integer linear programming，MILP）问题并引入特殊顺序集约束，最后采用Gurobi优化器求解该MILP.通过对CPU频率调整的进一步优化，大幅度减少了CPU频率的切换.多种场景下的测试表明，该方案的求解时间约在10 ms左右，特殊顺序集约束的引入使求解时间更为稳定，从而能够保证优化的实时进行.     

一种考虑位移和应力约束的结构拓扑优化方法

为了研究位移和应力约束以及重量最小的结构拓扑优化问题,基于ICM（独立、连续、映射）方法和渐进结构优化方法的思路,提出了一种考虑位移和应力约束的结构拓扑优化方法．在优化迭代循环的每一轮子循环迭代求解开始时,为了控制拓扑设计变量的变化量,依据结构位移、应力量和其约束限,形成和引进了新的位移和应力约束限．研究了位移线性近似式和应力约束转换表达式,建立了单元删除阚值和几轮迭代循环的单元删除策略．为了确保优化迭代中结构非奇异和方法具有增添单元的功能,在结构孔洞和边界周围引入了一层人工材料单元,并建立了一套有效结构信息到结构最大设计域信息的映射转换方法．结合拉格朗日乘子法,改进了子循环迭代中连续拓扑变量的求解方法,形成了一种新的连续体结构的拓扑优化方法．给出的算例验证了该方法的正确性和有效性．     

一类模糊运输问题及其混合智能算法

研究了一类更加贴近于现实生活的模糊环境下的运输问题,即需求量和供应量均为模糊变量的运输问题．并借鉴针对模糊环境中的优化问题提出的机会约束规划模型和相关机会规划模型的思想,建立了模糊运输问题的数学模型．此外,考虑到模型涉及大量具有复杂性和多样性的模糊变量,设计了一种混合智能算法,即基于模糊模拟的遗传算法来求解模型的近似最优解．最后,数值例子表明算法的有效性和可行性．     

约束问题求解的一个统一方法

给出了一个新的求解约束的方法──动态约束算法．它通过引入新的约束类型，使变量操作和约束操作算法统一起来．在新的求解约束过程中，不需再区分变量与约束．     

虚拟装配系统及其关键技术

基于约束识别和混合建模思想开发了一个虚拟装配系统(VAE)．分析并构建了系统的功能模块和体系结构，研究了特征和网格混合建模、约束识别和求解以及实时碰撞检测等支撑VAE的关键技术，据此开发了基于PowerWall硬件系统的VAE原型系统．该原型系统可以完成产品的装配工艺规划和装配操作培训，并具备简单的参数化几何建模功能．     

一类混合迭代算法在约束预测控制中的应用

为了改进多变量约束预测控制的滚动优化算法,对路径跟踪法和粒子群算法进行了理论研究,提出了一种将路径跟踪法和粒子群算法相结合的混合迭代算法,并用该混合算法对最具代表性的动态矩阵控制进行了滚动优化.仿真结果表明:对由于参数选择引起矩阵奇异时,路径跟踪法无法求出最优解,而基于混合迭代算法的优化算法可以得到最优解.采用路径跟踪法和粒子群算法相结合的混合迭代算法对多变量约束预测控制进行滚动优化,保证了优化算法的快速性和可行性.     

完整约束奇异广义力学系统的Poincare'-Cartan积分

对受完整外在约束并用奇异Lagrange量描述的广义力学系统,基于完整外在约束满足的约束加在虚位移上的条件,并考虑到系统的内在约束,导出了该约束奇异广义力学系统的广义Poincare'-Cartan积分不变量,并证明了该不变量与约束奇异广义力学系统的广义正则方程等价.     

工程优化数学模型的预处理分析

工程优化数学模型预处理是对模型构成要素的一系列规范化处理过程。为了方便采用遗传算法对优化模型的求解，提出对目标函数、优化变量及约束因子在优化前进行预处理。在分析惩罚函数法对约束处理效率较低的情况下，提出了一种基于知识调整策略的修正法，对解码中不满足约束的映射关系进行修正，使调整后个体映射到最有希望获得最优解的空间中。理论分析和测试数据表明：对优化数学模型采用适当的预处理，简化了优化设计过程，加速了算法的收敛速度，同时提高了最优解的质量。     

CAD变量化设计中的尺寸驱动方法

指出了通过建立尺寸约束关系进行尺寸驱动是变量化设计的重要部分，提出一种将常规的二维图形尺寸标注约束转换为一维尺寸标注约束并进行快速驱动的新型尺寸驱动方法．试验结果表明：该方法有效地提高了变量化设计中图形尺寸驱动的效率与可靠性．     

计算机辅助机械产品概念设计中几个关键问题

对机械产品概念设计的定义、内涵进行了畅述,分析了市场需求与产品功能之间的关系,研究了基于工艺动作过程的机械产品概念设计和基于动作基本特征的执行机构库的建立方法．对机械产品概念设计创新性的具体实施方法进行了探讨;研究了计算机辅助机械产品概念设计的关键框架,提出了机械产品概念设计应按机械基本特点建立功能求解模型和组成机械方案．     

基于约束的多视图参数化设计算法

介绍了基于约束的零件形位信息描述方法;提出了基于约束的ＣＡＤ数据模型,阐述了基于约束的多视图参数化设计的概念;详细介绍了参数化设计算法的原理及实现过程;对所提出的参数化设计算法进行了评价．     

机械产品数字化设计信息管理平台的开发

针对机械产品数字化设计过程中数据管理、信息共享和协同设计等问题,开发了一个交互式、分布式且面向产品设计流程的信息管理平台.根据机械产品数字化设计流程,将数字化设计信息分为设计分析型数据、图形数据和管理型数据,利用工程数据库来进行信息管理,结合网络技术开发出了机械产品数字化设计信息管理平台.该平台在某型产品的设计应用中表明,它能实现信息在Web上的交换与共享,满足设计人员协同设计的要求.     

直齿圆柱齿轮的可靠度对设计参数的灵敏性分析

由于在设计、生产、使用、维护等产品生命周期各阶段的不确定因素的影响，使机械零件的质量产生波动，可靠度降低。文中试图在机械设计初期，结合概率统计分析理论和可靠性设计理论，揭示出机械零件的可靠度与基本设计变量之间的本质联系，推导出可靠度对参数的灵敏性计算公式，用直齿圆柱齿轮的计算实例进行分析，深刻探讨齿轮设计参数的变化对齿轮可靠度的影响方向和灵敏程度。其结论对齿轮的设计人员、制造和使用人员在理论和实践中均具有重要的参考价值。     

基于可变约束两级输出的行星轮系机构设计与仿真

可变约束两级输出的行星轮系机构是基于行星轮两自由度结构特点而设计,能实现在传动过程中自动转变输出运动状态.针对本文设计的可变约束两级输出的行星轮系机构,先后进行了传动理论分析、三维模型搭建、运动学和动力学的ADAMS软件仿真和仿真结果分析,初步论证了可变约束两级输出的行星轮系机构的可行性,为以后在过载保护、工况自动选择、信息反馈等机械传动过程方面的应用具有重要价值.     

基于CBR的机械产品智能设计方法研究

为快速有效地设计机械工程产品,提出基于实例的机械工程产品设计方法,可实现重用以往设计知识进行新产品的快速设计.该法应用CBR技术依据共享模型的基础构建智能设计平台,以解决实例的检索和修改问题为重点,最终实现了相似匹配计算及最佳实例;并将技术层面的设计问题归属于人机交互的情感设计,避免或减少重复性劳动,改善了工程技术人员的工作环境.给出基于实例的智能设计方法,以桥式起重机产品为例说明了这一方法实现的可行性.     

基于Multi—Agent技术的机械产品协同设计原理与应用

针对机械产品分布式异构环境下的协同设计的特点,提出应用Multi-Agent原理在机械产品异地协同设计过程中的协同设计单元构造,异构设计环境集成的方法,在机械产品开发过程中,使处于不民层次,不同阶段,分布在不同地点的设计活动实现及时协调和实时信息交互,是终达到缩短产品开发时间,提高产品设计质量的目的,在水泵网络协同设计系统中,实现了水泵不同部件之间设计信息和设计资源的共享。     

参数化设计的研究与应用

参数化设计是目前CAD发展的主流方向，本文通过对各种参数设计方法分析的基础上，提出一个基于几何约束图的参数化设计模型，并给出参数化模型的数据结构和约束求解算法，此算法可以有效地检查系统的过约束和欠约束情况。     

弹簧智能CAD系统的开发

机械产品设计是一个反复创造模型和评价模型的复杂循环迭代过程。将人工智能的思想和方法应用于机械产品的设计 ,可以快速、准确、灵活的实现设计过程中概念设计、初步设计和详细设计 ,并具有很好的选择判断和综合决策能力。文章结合设计过程较为繁杂的弹簧设计 ,在分析弹簧结构尺寸标准数据、设计工程图表数据处理等问题的基础上 ,就如何将人工智能应用于机械零部件设计的问题进行了研讨     

复杂集成服务型机械产品模块化结构建模综述

全球制造业正在加速向服务化方向发展,向客户提供的产品体现为"物理产品+产品服务"的集成服务型产品。这类产品与传统机械产品在构成和设计等方面有较大区别,研究复杂集成服务型机械产品的内部结构关系规律和整体特征对指导产品设计和服务增值具有科学意义。首先分析了集成服务型产品及模块的特征,指出了集成服务型产品与传统物理产品的区别。然后,归纳了产品模块化结构建模研究进展和网络建模方法研究进展,指出了现有研究方法应用于集成服务型产品建模中的不足之处,提出了宏观与微观建模方法。研究结果表明,运用复杂系统理论和网络理论进行的复杂集成服务型机械产品模块化结构建模,取得了良好的效果。