面向并行設計的建模方法研究.pdf

1、在綜合分析并行協(xié)同設計研究的歷史和現(xiàn)狀后，針對當前復雜產(chǎn)品設計研究中的過程建模、產(chǎn)品建模、CAX集成建模、控制規(guī)劃建模等關鍵問題，對并行建模和并行優(yōu)化求解進行了一些有益的嘗試，主要研究進展體現(xiàn)在以下七個方面： 一、基于設計支持模型動態(tài)擴張的復雜產(chǎn)品求解方法研究為解決并行設計中面向下游的知識沖突和設計反饋問題，提出了產(chǎn)品設計的全過程策略：基于產(chǎn)品信息擴張和模型動態(tài)重組的動態(tài)求解知識框架。以知識集成、潛真擴展為特征重組設計模型，建立

2、面向設計進程的潛知識表達方式；構建柔性建模機制，支持設計模型的及時更新；以螺旋進程為設計推進模式，降低設計風險，提高設計效率。 二、基于潛模型理論的的潛知識表達方法研究首先進行了動態(tài)知識表達的理論探索：以傳統(tǒng)邏輯論和信息論中處理不完全信息的潛模型理論為基礎，結合復雜技術產(chǎn)品設計進程中變量、目標與約束等信息的擴張過程，提出了產(chǎn)品設計潛知識表達理論，描述了具有層次性、集成性和動態(tài)性的動態(tài)知識表達方式，將傳統(tǒng)的面向單點的產(chǎn)品知識轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

3、面向進程的知識框架，使模型能響應設計進程從潛真狀態(tài)逐漸向全真狀態(tài)逼近。用挖掘機設計中的設計知識進行了實例改造。 三、基于動態(tài)知識表達的柔性設計支持模型研究在闡述了產(chǎn)品動態(tài)知識框架的基礎上，構造了復合知識模型，闡述了復合知識模型由知識源和模型重組機制組成的本質(zhì)。知識源具有潛真性、靈活性、感應性和設計導向性等潛知識特征，設計者在同步知識源所組成的公共知識塊的基礎上進行并行建模，包括約束網(wǎng)絡、優(yōu)化模型、分析模型和評價模型等，降低模型間

4、的知識沖突，實現(xiàn)模型的及時重組和動態(tài)響應反饋。提出了以層次型設計需求、未知變量敏度和函數(shù)完整度三種方式共同作用的設計導向機制，協(xié)助設計者優(yōu)選設計路徑。 四、螺旋設計進程研究建立了基于復合知識模型的螺旋設計進程，提出了以擴張的設計模型、分析模型、評價模型、優(yōu)化模型支持的四個設計階段循環(huán)漸進的推進策略，以漸進的進程模式和逐步擴張的產(chǎn)品模型代替以往的固化方式，同時增加柔性約束網(wǎng)絡進行沖突風險檢測，以產(chǎn)品性能目標的擴展和漸進驅(qū)動設計進程

5、。在設計反饋中引入了以后期產(chǎn)品信息修正前期設計模型的方式，降低了模型假設和簡化帶來的設計沖突，提高設計效率和效果。以挖掘機優(yōu)化設計為例，進行了實例驗證。 五、面向分析的集成建模技術研究針對CAD/CAE集成困難的現(xiàn)狀，提出了利用CAD參數(shù)化技術對CAE仿真模型進行自動建模，解決CAE軟件自身無法克服的建模難、優(yōu)化難問題。以面向廣義優(yōu)化的參數(shù)化建模、基于布局與骨架的整機建模及裝配技術、ADAMS與PRO/E聯(lián)合建模技術為基礎，建立

6、了面向分析反饋的CAD/CAE一體化模型。該方法提高了CAE與CAD技術的集成度，使CAE結果快速響應到設計進程中，有效提高了產(chǎn)品設計的并行性。以挖掘機建模為例進行了驗證。 六、基于優(yōu)化算法的軌跡規(guī)劃建模研究以既能達到良好的軌跡規(guī)劃精度，又有優(yōu)良的操縱平穩(wěn)性及節(jié)能效果為目標，提出了一種挖掘機器人的多領域協(xié)同軌跡規(guī)劃方法。以挖掘姿態(tài)角為優(yōu)化變量，油缸進程和加速度梯度為雙目標，位置盲角和最佳切削范圍為約束建立優(yōu)化數(shù)學模型，采用遺傳算