基于定性推理/仿真的机械行为概念设计

摘要

定性仿真是以非定量方式处理信息输入、建模、行为分析和结果输出等仿真环节，定性仿真对不确定问题特别是在未知量众多的情况下的问题求解开辟了一种有效的途径，而定性推理是定性仿真的关键步骤之一，其通过定性值的因果、拓扑等关系推导从而确定推理的最终结果。 近年来，在众多不确定问题研究中机械概念设计不仅是研究的热门而且也是难题。其与ADAMS和matlab等机械具体设计的方法发展进度相比较，机械概念设计仍然是一个新兴而不完善的论题。 本文采用定性符号构成的功能矩阵(UQFM)来表示机械基础单元(BMU)的功能转化，用定性向量表示输入及输出状态，并通过定性状态功能矩阵的组合、推理和仿真从而帮助设计师完成机械概念设计的构思及创成工作。用定性变量来描述运动状态可以避开具体设计中的细节，使设计者更好的掌握创成机械的运动特性从而减轻了设计的复杂性，在此方案中把基础单元作为一个研究对象，通过定性代数、逻辑组合和定性状态推导等方法，从而全面掌握和预测复杂机械的输出功能。我们还采用了定性特征连接及定性仿真曲线(QS-C)等辅助手段选出符合设计要求的合理方案并对原有BMU进行改造得出更新更好的机械。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.1.1机械概念设计的背景地位

1.1.2机械概念设计研究上的进展

1.2机械概念设计及其方法简介

1.3研究内容及本文组织结构

1.3.1研究内容、特色和本人主要贡献

1.3.2本文组织结构

第二章定性推理及其仿真在机械概念设计的应用简介

2.1定性推理概述

2.1.1定性推理解决的问题

2.1.2 Kuipers定性仿真方法介绍

2.1.3 QSIM算法的基本概念及其在机械上的应用

2.1.4定性符号代数

2.2几种机械概念设计的定性推理方法比较

2.2.1基于物理特征的定性推理

2.2.2用启发式定性推导机械链及案例模式

2.2.3用定性空间推理及双螺旋方式推导机械构成

2.3小 结

第三章机械功能链的定性推理

3.1、机械功能链的定义

3.2、BMU的定性矩阵表示法

3.2.1 BMU输入、输出状态向量表示

3.2.2 BMU功能矩阵(UQFM)的描述

3.3 BMU的组合及推理

3.3.1单或双输入、输出状态下的组合方法

3.3.2 UQFM的定性推理

3.3.3举例

3.4多输入、输出状态下功能矩阵的组合和分解

3.5简单分型库的存储形式

3.6多输入、输出状态下分形算法和定性验证

3.7定性推理流程图(MQSMQR模块)

3.8综合实例

3.9小 结

第四章基于定性仿真的机械单元BMU的创成研究

4.1机械基础单元的定性参数确定

4.2输入、输出的量空间描述

4.3定性约束方程的建立

4.4定性仿真模型

4.5基于QSIM算法上的设计创成

4.6实例

4.7小结

第五章结合参数化设计的仿真初探

5.1参数化设计在概念设计中的作用

5.1.1机械参数化设计简介

5.1.2参数化技术的主要方法

5.2机械部件参数化设计对其定性功能的影响

5.3根据定性变量因果关系构造的参数化矩阵

5.4参数化矩阵与机械功能的关系

5.5概念设计与机械动力学模型初探

5.6小 结

第六章仿真系统设计简介及实例仿真

6.1定性空间推理概念设计自动推理系统结构

6.2系统环境和功能

6.2.1模型层主功能设计

6.2.2调度层功能设计简介

6.2.3视图层功能设计简介

6.2.4数据库结构

6.3模型层仿真算法

6.4筛料机械改造实例及演算图

6.5小 结

第七章总结与展望

7.1 本文的主要工作和贡献

7.2存在的问题和今后研究方向

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果