文档介绍：四川大学
硕士学位论文
遗传算法在产品形态设计中的应用研究
姓名:刘桦
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:杨随先
20050328
遗传算法在产品形态设计中的应用研究指导老师:杨随先教授机械设计及理论专业研究生:刘桦产品形态设计是一个解决问题的过程,设计师一般采用数据收集、分析、综合和设计决策的系统化方法获得产品形态设计的最优化解。在这一过程中,设计师需要收集、处理大量的设计信息,运用多方面的设计知识和设计方法,进而提出可行的设计方案。提高设计效率和质量是产品形态设计研究领域的一个重要研究方向。本文根据遗传算法的特点,提出了一种基于遗传算法的产品形态设计方法。其主要的目的是提高产品形态设计过程中的知识集成度和设计效率。在分析遗传算法的特点和计算机辅助工业设计发展现状与趋势的基础上,讨论了遗传算法在计算机辅助工业设计的应用领域和可能的实现方法。分析讨论了产品形态设计中初始种群的构造方法和遗传算法实现方法,提出了基于遗传算法的产品形态设计系统的体系结构,划分了系统功能模块,对比分析了基于遗传算法在产品形态设计方法与传统产品形态设计方法的区提出了运用树形层次结构对产品进行功能分解和遗传编码的方法。阐述了基于遗传算法的产品形态设计系统的实现方式,通过单点交叉、基本变异和最优保存策略实现产品形态设计的遗传运算。在产品功能分解的基础上,设计了组成功能模块的结构特征的树形层次结构,设计了产品的遗传编码方法。根据编码方法设计了遗传运算的遗传算子。鉴于基于目标函数的遗传算法评价体系无法评价包含模糊信息的产品形态审美因素的适应度大小,本文设计了基于用户需求评价的综合个体适应度评价体系。该评价体系采用用户需求转换方法ü诽匦浴⒐丝需求、专家评价和竞争对手分析等方面给出个体综合适应度的加权系数。设别。摘要
计了基于用户需求的调查表。根据本文提出的系统体系结构和遗传算法实现方法,运用7⒘嘶贑技术的遗传算法组件,运用7⒔缑婧7⒘艘桓龌谝糯惴ǖ牟沸翁杓迫砑低常将其应用于手机上盖的形态设计。关键词:产品形态设计功能分解遗传算法遗传编码树形层次结构计算机辅助工业设计四川人学工学硕士学位论文
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第一章绪论竞争。通过设计师的创造性工作,产品本身的知识含量可以被大大提高,在物质和精神方面更好地满足用户需求,延长生命周期,为企业带来更大的效推出满足用户需求的产品。在现代设计活动,随着产品知识含量的提高,产大;遗传算法本身所具有的并行性和鲁棒性十分适合产品概念设计中遇到的产品形态设计是提高社会整体生活水平和企业综合竞争力的重要手段。如何提高产品形态设计的成功率和效率是目前产品形态设计领域的一个前沿性的研究课题。设计表达对生活的认识和对自然的崇拜。工业化的产品是在世纪工业化大生产之后才大量的出现,在当时经济发展比较低的情况下,产品开发的策略是产品驱动型,设计表现为对产品的功能的追随。进入世纪后,人们对产品的要求越来越高,企业的产品开发的策略已经转化为市场拉动型,设计表现为对用户需求的追随,产品表现出小批量、快捷、多变的风格,满足市场的多方面需求”在知识经济蓬勃发展的今天,企业间竞争的重心是以知识为核心的产品益。同时在市场全球化的今天,新经济和网络的广泛应用不断冲击着以产品为核心的企业生产经营活动,企业必须不断地以、、1曜迹品开发的复杂程度随之增加,同时产品形态设计~生产一销售流程运行不断加快导致给予设计师的设计周期相应缩短【。因此,如何保证产品形态设计的效率和质量,尤其是在概念设计阶段的创新活动质量的提高是设计方法领域倍受关注的焦点之一。本文将就遗传算法在计算机辅助形态设计中的应用进行研究,以期提高产品创新设计阶段的设计效率。近几十年,人们对模拟自然界生物进化的遗传算法的关注越来越模糊知识处理。如果能够获得优良的产品形态设计要素编码,遗传算法就可以凭借概率搜索的特点,将各种产品形态设计要素组织起来,在基于个体适应度的评价系统的指导下,逐步收敛到期望的产品形态设计要素组合方式,从而获得对应的设计方案。遗传算法在并行性、鲁棒性、概率搜索和自组织性上,较其它的设计方法有更大的优势。尤其是它的自组织性,为产品形态设计的自动化提供了基础。
⒐讨械拇葱禄疃治产品形态设计是一个充满着问题解决的活动,其目的是产生符合用户需求的成功的产品形态设计方案【俊T谡飧龉讨校杓剖κ褂檬莶杉⒎析、综合和选择等系统方法以获得产品形态设计问题的最优解。根据整个设计活动中每个过程的创新程度,可以将设计活动分为三种:纯粹的创新活动。设计活动是完全的创新,依据的知识也是全新的,其结果也前所未有的。纯粹的常规活