面向多学科优化过程的柴油机本体模型建模与应用研究

摘要

随着对柴油机性能要求的不断提高,其设计过程涉及到的学科领域也不断增加,如强度、稳定、振动、制造工艺等,需要依靠多个学科领域专家的协调工作,综合考虑各方面的性能,解决不同学科之间的冲突,从而减少柴油机产品开发时间及成本,提高柴油机的整体性能。此外,还需要把设计过程中涉及到的信息(或知识)进行转换、集成和合并等处理,产生新的集成化知识,从而更好地帮助设计人员设计产品。但是,当前柴油机产品知识表达和管理大都集中在几何模型上,缺乏进一步对柴油机产品功能、行为、设计过程等的语义信息描述,因此不能很好满足不同设计者对产品不同级别开发信息描述的需要。本文从现代船用柴油机的设计特点入手,研究了语义驱动的船用柴油机产品多学科设计优化平台及关键技术。主要研究内容如下:
　　(1)针对船用柴油机产品多学科设计优化过程中信息模型语义简单、信息无法继承与共享等问题,研究了面向多学科优化过程的船用柴油机本体模型(Diesel Ontology Model for Multidisciplinary Optimization Process,简称DOMMOP)建模方法,给出了柴油机本体和多学科设计优化本体的顶层结构模型,对建模对象的语义关系进行了分析,并以某型号柴油机的关键零部件的多学科优化为例完成了DOMMOP的实例化。
　　(2)针对当前企业内部产品信息存储在关系数据库,不利于不同产品信息的语义交换和集成,本文提出了基于语义对准的DOMMOP映射技术。该技术通过研究从关系数据库中抽取本体模型的映射规则与算法,完成了从企业产品数据库到DOMMOP本体之间的语义对准,最终实现了基于本体技术的产品数据库中信息集成与语义化操作。
　　(3)针对现有的多学科优化过程数据重用的语义化驱动问题,通过对现有多学科优化流程的语义化分析,采用优化元模型作为优化过程中粒度最小的元素,对多学科优化过程进行语义描述,进而实现了优化过程的重用,最终完成了语义驱动的柴油机产品多学科设计优化。
　　(4)在船用柴油机产品多学科设计优化信息予以集成及其工作流的基础上,设计了基于Web的柴油机产品多学科设计优化平台的体系结构和总体功能,分析了平台的工作流程。
　　最后开发了基于Web的船用柴油机产品多学科设计优化原型系统平台并进行了实例应用,验证了本文所提出的技术与方法的有效性和可行性。

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第1章 绪论

1.1 课题来源和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

1.4 论文组织结构

第2章 柴油机本体建模理论分析

2.1 引言

2.2 柴油机本体建模的基础

2.3面向多学科优化过程的柴油机本体建模分析

2.4本章小结

第3章 面向多学科优化过程的柴油机本体建模技术研究

3.1 引言

3.2 面向多学科优化过程的柴油机本体建模方法与原则设计

3.3 面向多学科优化过程的柴油机本体模型的语义分析

3.4面向多学科优化过程的柴油机本体模型的构建

3.5本章小结

第4章 基于语义对准的MDO数据库与柴油机本体交互技术研究

4.1 引言

4.2 概念与问题描述

4.3从关系数据库抽取本体的映射规则设计

4.4 从关系数据库抽取本体的映射机理

4.5 DOMMOP与优化平台数据库映射模型的语义对准

4.6本章小结

第5章 语义驱动的柴油机产品多学科设计优化

5.1 引言

5.2多学科设计优化问题描述

5.3多学科设计优化的语义分析

5.4语义驱动的柴油机产品多学科设计优化的实现

5.5本章小结

第6章 系统平台的开发及实现

6.1 引言

6.2平台的开发工具及运行环境

6.3平台的体系结构与总体功能

6.4平台实例运行

6.5本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢