支持创新概念设计的计算机辅助设计系统研究

摘要

本文通过对传统的CAD方法的分析，提出了一种基于多Agent理论的创新概念设计方法，该方法将进化计算、协同技术以及三维造型技术有机结合起来，弥补了现有CAD方法的缺陷，并以此为基础实现了支持创新概念设计的计算机辅助设计系统，该系统以建筑的概念设计过程为例，为设计人员在分布式环境下的设计开发提供创新支持。本文的主要研究工作如下： 1)提出并实现了一种支持进化概念设计的多Agent系统。系统以多Agent系统结构作为设计人员的协作平台，以Visual C++6.0及Spatial公司的实体造型引擎ACIS作为开发工具； 2)采用基于数学函数表达式二叉树的遗传算法生成二维图象，并利用ACIS建模引擎及可视化技术生成三维组件； 3)为减少人机交互，引入数学函数自动生成系统。自动创建由运算符和运算数组成的数学函数表达式，存入数据库，为辅助设计系统在进行进化设计时提供初始种群； 4)采用改进的遗传算法进行建筑布局求解。提出建筑布局的两种表示方式：特征树表示和矩阵表示；改进原有的遗传算法以适应新的编码方式；设置基于对称度和黄金分割度的适应度函数。在布局设计过程中应用改进后的遗传算法进行约束和控制。

目录

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第一章概论

1.1课题的背景和意义

1.1.1传统的概念辅助设计(ComputerAided Conceptual Design，CACD)

1.1.2从传统的概念辅助设计到支持进化的概念辅助设计

1.1.3其它支持创新概念设计的工具

1.2国内外研究现状

1.2.1 CACD的研究现状

1.2.2遗传算法研究现状

1.2.3立题依据

1.3本文主要工作及创新点

1.3.1主要工作

1.3.2创新点

第二章支持创新概念设计的多Agent系统

2.1问题的提出

2.2多Agent系统结构

2.2.1多Agent系统概述

2.2.2多Agent系统对创新设计的支持

2.2.3设计Agent

2.3遗传算法概述

2.3.1基本定义

2.3.2基本操作

2.3.3主要特点

2.3.4编码方式

2.4采用三维建模引擎ACIS的可视化实现

2.4.1 ACIS的开发接口

2.4.2特点

2.4.3组件结构

2.4.4几何与拓扑

2.5支持创新概念设计的多Agent系统

2.5各Agent的具体实现

2.5.1组件设计Agent的实现

2.5.2组装Agent的设计

2.6本章小结

第三章支持进化的协同设计系统

3.1问题的提出

3.2协同技术及其在设计中的应用

3.2.1协同设计发展概况

3.2.2协同设计的基本概念

3.2.3协同设计在建筑辅助设计中的应用

3.3各Agent的具体实现

3.3.1 ClientAgent的具体实现

3.3.2 CCAgent的具体实现

3.3.3 ServerAgent的具体实现

3.4组件实例库的生成

3.5组件的管理

3.5.1数据库技术及VC与数据库的接口技术

3.5.2组件的发布与存储

3.5.3组件的检索与浏览

3.5.4组件库的维护与评估

3.5.5组件的集成

3.6应用实例——建筑协同设计系统HouseDev

3.7本章小结

第四章基于遗传算法的建筑布局求解算法

4.1问题的提出

4.2建筑布局分析

4.2.1建筑布局的特征树[41]表示

4.2.2建筑布局的矩阵表示

4.3用遗传算法实现布局设计

4.3.1遗传算法改进

4.3.2适应度函数的确定

4.3.3算法描述

4.4实验与结果分析

4.5本章小结

第五章结束语

5.1本文的主要工作

5.2存在的问题

5.3进一步的工作

参考文献

攻读硕士学位期间的主要成果

致 谢