多工况多约束离散变量桁架拓扑优化的GA算法

采用遗传算法(ＧＡ)求解了多工况、多约束的拓扑优化问题,并对拓扑优化设计变量的遗传编码、约束处理及结构重分析减少等三个方面进行了改进·设计变量采用了额外基因表示法,更易获得最优拓扑结构·为减少结构重分析次数,引入了Ｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅ遗传算法,并采用了新的约束处理方法,扩大了搜索空间·     

动态无功优化的混合智能算法

针对存在离散控制设备动作次数约束的动态无功优化问题,提出免疫遗传算法和非线性内点法的混合算法.首先忽略控制设备的离散性和动作次数约束,采用非线性内点法求解初始优化解;然后按照控制变量的性质将原问题分解为连续优化与离散优化2个子问题迭代求解.在离散优化问题中,保持连续变量不变,采用免疫遗传算法优化离散变量,通过特别的编码方式使抗体自动满足动作次数约束;在连续优化问题中,保持离散变量不变,采用非线性内点法优化连续变量.混合算法充分结合了免疫遗传算法和非线性内点法的优点,能较快求解动态无功优化的近似最优解.IEEE14节点系统的仿真结果验证了混合算法的有效性.     

再制造系统能力约束下拆卸批量计划优化方法

针对再制造系统中能力约束下的拆卸批量计划问题,应用两阶段启发式遗传算法进行了优化求解.首先对再制造产品结构进行了描述,建立了再制造系统中能力约束下的拆卸批量计划优化模型;其次在不考虑能力约束情况下应用遗传算法求解出初始的拆卸批量计划,其中,染色体编码采用拆卸决策变量来表示,同时对适应度函数进行了线性变换,设计了具有自适应的交叉概率和变异概率;然后应用转移算法对初始得到的批量计划进行了修正,使其符合拆卸能力的约束.大量随机算例的仿真实验说明所提出的算法不论在寻找最优解方面还是在求解速度和稳定性方面,都要大大优于精确算法,能够较好地解决实际生产中面临的拆卸批量计划问题.     

面向三维参数化特征造型系统的自适应装配技术

为了弥补建立零件之间尺寸的等式关系的关联装配方式的不足,提出了一种符合自顶向下设计原则的自适应装配技术,使零件的尺寸和位置随着零件之间的装配关系自动调整.以拉伸特征为例,在三维特征造型系统的特征编码技术和三维装配约束求解技术的基础上,依据通用装配约束求解模块的要求转换自适应装配中的零部件和装配约束关系,调用通用装配约束求解模块求解,根据求解的结果对参与装配的零部件进行重构和装配,实现了零部件的形状尺寸和位置依据其装配约束关系自动调整.     

基于多目标遗传算法的模糊分类系统设计

提出了一种基于多目标遗传算法的模糊建模方法,实现了具备最大分类精度、最少特征变量和模糊规则数目的模糊分类系统的设计.首先,为缓解维数灾难问题,采用多目标遗传算法进行特征变量的选择和论域的模糊划分,构造基于栅格划分的初始模糊分类系统.然后为减少规则数目,提高模糊系统的解释性,采用遗传算法进行规则选择,得到具备较少规则数目的精简模糊分类系统.最后为提高精确性,采用约束遗传算法对精简模糊分类系统进行整体优化,在解释性不变的前提下,提高模糊分类系统的精确性.Iris和W ine分类系统的仿真,验证了该方法的有效性.     

考虑多性能指标的配料优化模型及求解算法

为有效实现有色冶金配料过程的优化计算,提出一种综合考虑产品质量、成本、库存等多个性能指标的配料优化模型及满意求解算法。首先,考虑原料库存对配料过程的影响,将库存成本作为目标函数,库存量作为约束引入配料优化模型;然后,针对模型具有多个质量边界约束的特点,利用配料过程中质量约束边界的可调整性,引入满意优化理论中的"软约束"调整约束边界,以改善该优化问题求解的可行性;最后,采用以单变量编码的交叉变异来确定整体决策向量的小生境遗传算法进行寻优,并将提出的模型和算法应用于铜闪速熔炼配料过程中。研究结果表明:所提出的优化模型及求解算法克服了多维变量编码可能导致搜索空间剧增的缺陷,有效地提高了遗传算法的全局搜索能力和收敛速度;优化结果既能满足熔炼工艺要求,也能有效降低杂质含量和生产成本。     

具有免疫体亲近性的遗传算法及其应用

遗传算法处理具有离散变量的优化问题及网络问题是比较有效的，但在此算法时，容易产生限于局部的最优解，本文根据生物体的免疫体具有亲近性的特征，改进了遗传算法，并应用改进后的算法，求解旅行商问题。     

语义特征造型的研究

提高特征编辑的效率是基于特征的参数化系统的关键技术．本文提出一个基于边界模型(B_rep)、构造历程树(CSG)和特征描述图(FDG)的特征模型．基于FDG的特征设计和编辑克服了传统特征造型系统的时序性和历史流的管理顺序，是一个与历程无关、非时序性的特征造型技术．     

离散变量桁架结构拓扑优化的遗传禁忌搜索算法

采用遗传禁忌搜索算法求解多工况多约束的桁架结构拓扑优化问题.在遗传算法中采用直接比较-比例方法(DCPM)处理约束,避免了确定罚因子的选择问题.为了提高遗传算法的局部搜索能力,在每一代遗传操作之后选择一定比例的解进行禁忌搜索,形成遗传禁忌搜索算法,以提高算法的全局搜索能力和收敛速度.数值算例表明,该方法用于求解多工况多约束的离散变量桁架结构拓扑优化问题是方便、快速和有效的.     

面向计算机集成制造的特征造型系统研究

提出了一种以综合特征面概念为核心的有效特征表示模式及其系统数据结构，开发了相应的特征造型系统，该系统显式记录特征信息其相关属性而保留实体造型的灵活性；提供二维草图和三维参数化设计功能，提供对特征的编辑操作和特征的有效维护，提供约束机制和特征变换机制。     

简化质点弹簧模型在牙龈变形仿真中的应用

在分析常用建模方法的基础上,采用简化质点弹簧系统的物理建模技术,研究了简化质点弹簧系统的动力学方程及方程组的求解.根据STL文件牙齿模型的特点给出了简化质点弹簧系统的数据结构,并通过渗透深度来控制计算量和准确度.实验表明,该变形模型能实时计算描述动态变形过程,达到了较好的仿真显示效果.     

含闭链异构双腿行走机器人动力学建模与求解

建立了简化的9连杆异构双腿行走机器人模型并给出了机构中存在的封闭链约束方程.采用带约束的多体系统拉格朗日方程建立了系统的动力学模型.对约束求导,给微分-代数混合的动力学方程添加扩展方程,采用预估-校正数值积分方法进行求解.将数值解对约束的不满足作为反馈,给出误差反馈控制方法,来减小数值积分带来的误差,保证算法收敛.针对仿生腿侧进行了动力学仿真计算,比较了带和不带误差反馈数值积分算法解对约束的满足程度以及正逆解的一致性程度.仿真表明建模方法可行且误差反馈控制数值积分可减小数值积分误差,防止误差积累.     

基于约束的特征关系表达

该文对基于约束的特征关系进行了深入研究。首先分析了约束与设计意图的关系及其对产品构成的影响,指出特征高层关系的表示是特征参数化的重要内容。在分析特征之间存在的各种约束关系的基础上,提出了用一种图———特征关系图（Ｆｅａｔｕｒｅ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ Ｇｒａｐｈ ,简写为ＦＲＧ） 来表示这些关系及其属性,并给出了对ＦＲＧ 图管理的具体算法。该文的研究结果在某ＣＩＭＳ工程中的产品建模系统ＸＬＭＦＣＡＤ 中得到了应用。     

Chetaev型约束力学系统Appell方程的Mei对称性与Mei守恒量

 研究Chetaev型约束力学系统Appell方程的Mei对称性和Mei守恒量.建立Chetaev型约束力学系统的Appell方程和系统的运动微分方程;分析Lagrange函数和A函数的关系;讨论Chetaev型约束力学系统Appell方程的Mei对称性和Mei守恒量的一般研究方法;在群的无限小变换下,给出Appell方程Mei对称性的定义和判据;得到Mei对称性的结构方程以及Mei守恒量的表达式.举例说明结果的应用.     

基于产品可制造性的压铸件设计系统

基于产品的可制造性，构造了一个可在早期设计阶段进行材料选择分析、压铸可行性分析、结构工艺性评价的压铸件设计系统。该系统可使设计人员在压铸工艺和制造资源的约束下进行压铸件设计，并及时将评价结果反馈给设计者。采用实体造型技术、特征造型及特征识别技术相结合的方法建立了压铸件产品模型。运用产生式规则、框架和过程相结合的知识表示方法对各种评价知识加以有效组织，及时提供设计指导，辅助改进不合理设计，有效地保证了压帮件设计的质量和效率。     

应用Udwadia-Kalaba理论对开普勒定律的研究

本文运用Udwadia-Kalaba理论对天体运动进行了研究(尤其针对开普勒定律和万有引力定律).我们用一种创新的方法表明天体的运行轨道可能是圆,椭圆,双曲线或抛物线.并且,在UdwadiaKalaba理论基础上,运用运行轨道约束(椭圆,圆环,双曲线或抛物线)以及角动量守恒约束核实了任何天体运动都遵从万有引力定律.基于Udwadia-Kalaba理论,我们首先考虑无约束离散动态系统,其运动方程可应用牛顿力学或拉格朗日力学以广义坐标形式写出.然后推导各类约束的二阶约束方程.最后将额外的广义力约束(从二阶约束方程获得)施加到无约束系统上.对多体系统使用此建模方法,我们总能推导出Udwadia-Kalaba方程的显式解析形式.Udwadia-Kalaba方程可用于解决完整或非完整约束问题以及理想或非理想约束问题.如果质量矩阵奇异,Udwadia-Kalaba方程也适用.     

基于小数据集下BN建模的面部表情识别

针对面部表情识别过程中获得的特征样本稀少的问题,提出了一种基于小数据集下贝叶斯网络(BN)建模的面部表情识别方法。首先提取面部表情图像的几何特征和HOG特征,经特征融合和归一化等处理构成动作单元(AU)标签样本集,其次提出了用于面部表情识别的BN结构,并将定性专家经验转化为BN条件概率之间的约束集合,随后引入凸优化最大化求解完成BN模型参数的估算,最后利用联合树推理算法识别出面部表情。实验结果表明：在小数据集条件下,与支持向量机(SVM)、Adaboost和卷积神经网络(CNN)等人脸表情分类方法相比,该方法能够取得更准确的面部表情识别结果。     

异构双腿行走机器人动力学建模与仿真

为了实现异构双腿(人工腿和仿生腿)行走机器人的自立行走,并跟踪期望的轨迹,在仿生腿的膝关节处采用一种特殊的结构多轴闭链结构,但这种结构给系统建模带来了困难·针对这一闭链并含冗余坐标的完整系统的特点,采用罗司方程建立了异构双腿行走机器人动力学模型,给出了异构双腿关节运动和力矩之间的关系以及动力学正逆问题的求解方法,并利用典型步态数据对所建模型进行了仿真计算·结果表明,此方法可以规避难以消解的约束方程,简化模型求解,为研究异构双腿行走机器人的运动、控制、感知等功能奠定了基础·     

XYZ/ADL到UML的一种映射方法

分析了软件体系结构描述语言XYZ／ADL的体系结构设计元素和UML中的建模元素的语义相似性，并对UML的建模元素经过一定的扩展和约束，实现了从XYZ／ADL到UML的映射．     

基于齐次坐标转换矩阵的双旋转台机床加工空间分析

以双旋转台机床为例,对其加工空间以齐次坐标转换理论为基础进行分析。首先以齐次坐标转换矩阵为基础,推导出双旋转工作台机床的运动学求解方程,包括平移,旋转以及平移旋转联动,然后建立双旋转工作台机床的数学模型,利用所推导的运动学方程求解出其工作空间。这种方法思路清晰,方法简便,适用范围广,只需要建立双旋转工作台机床的数学模型,给出约束条件,即可直观地求得其工作空间。