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功能—结构双向创新方法的商空间模型

作　者: 张旭光
导　师: 王玉新
学　校: 浙江大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 商空间基本操作保序性分层递阶时序商空间空间关系商空间合成变异编码执行结构
分类号: TH122
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 23次
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内容摘要

为了利用计算机强大的信息处理及存储能力,实现机械系统的计算机辅助创新设计,采用基本操作对已有专利机电产品功能进行描述,在商空间理论的支持下,模拟人类的创新思维过程,对得到的基本操作有向网络进行动态划分,对节点及节点分组进行合成及变异计算,实现概念设计的功能层创新。动态划分过程中,以半序关系对基本操作间的时序关系进行描述,按照保序性原则,采用商空间理论中分层递阶方法对基本操作网络进行划分,使得到的创新方案满足有序性要求。采用商空间理论中商空间合成方法,对基本操作的时序商空间及空间关系商空间进行合成计算,使得到的功能创新结果在满足时序关系要求的同时满足空间连续性的要求。合成及变异创新方法中,在保证系统功能不发生改变的情况下,对满足合成及变异条件的单个或多个基本操作进行合成及变异,得到创新的功能方案。对功能创新阶段得到的以基本操作分组表达的创新功能方案,采用由基本操作到功能,再由功能到结构的匹配方式获得执行结构设计方案。计算中,采用字符编码的方式对基本操作分组进行描述,同样地,按照一定的编码规则对数据库中执行结构的执行功能进行编码,最后依靠串匹配算法实现执行结构对基本操作分组的匹配。在匹配得到执行结构方案的基础上,根据需求选取不同的驱动方案,根据驱动方案的不同为执行系统匹配动力结构以及传动结构,得到结构设计方案。在结构方案生成的过程中,采用执行结构分段描述及基本操作分组的不完全匹配,使得到的执行结构方案具有创新性,并考虑执行结构及传动结构的多功能属性,实现结构方案的创新。采用VC结合access数据库系统编制设计系统平台。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-10
第一章绪论  10-17
  1.1 课题研究的背景及意义  10
  1.2 概念设计概述  10-13
    1.2.1 概念设计的定义  10-12
    1.2.2 概念设计过程模型  12
    1.2.3 概念设计的功能求解  12-13
  1.3 创新设计方法  13-14
  1.4 粒计算  14
  1.5 课题来源  14
  1.6 论文主要内容及结构框架  14-16
    1.6.1 论文主要内容  14-15
    1.6.2 本课题研究的技术路线  15-16
    1.6.3 论文结构框架  16
  1.7 本章小结  16-17
第二章商空间理论及基本操作的商空间描述  17-28
  2.1 引言  17
  2.2 商空间理论  17-20
    2.2.1 理论基础  18-19
    2.2.2 不同粒度空间的获得  19
    2.2.3 论域性质的保持  19-20
  2.3 分层递阶计算模型  20
  2.4 半序空间  20-21
    2.4.1 半序商空间的获得  20-21
  2.5 商空间合成理论  21-23
    2.5.1 论域的合成  21-22
    2.5.2 结构的合成  22-23
    2.5.3 属性合成  23
  2.6 机械系统基本操作的商空间描述  23-27
    2.6.1 基本操作的含义  23-24
    2.6.2 论域X及等价关系R  24-25
    2.6.3 论域结构T  25
    2.6.4 论域属性f  25-27
  2.7 本章小结  27-28
第三章基于商空间理论的功能创新  28-50
  3.1 引言  28
  3.2 基本操作的动态划分创新方法  28-39
    3.2.1 创新原理  28-30
    3.2.2 基本操作的获取及序关系生成  30-32
    3.2.3 时序关系商空间的获得  32-36
      3.2.3.1 制定粒度等价关系R_g对方案进行筛选  32-33
      3.2.3.2 制定保序等价关系R_o对划分过程进行进一步约束  33-36
    3.2.4 空间关系商空间的获得  36-37
    3.2.5 时序商空间及空间关系商空间的合成  37-39
      3.2.5.1 论域合成  37-38
      3.2.5.2 结构合成  38-39
  3.3 基本操作的合成创新  39-43
  3.4 基本操作的变异创新  43-45
  3.5 实例  45-49
    3.5.1 动态划分过程实例  45-48
    3.5.2 合成及变异过程实例  48-49
  3.6 本章小结  49-50
第四章结构方案的生成  50-73
  4.1 引言  50
  4.2 结构的描述  50-61
    4.2.1 执行结构的描述  51-56
      4.2.1.1 执行结构的输出执行动作  52-54
      4.2.1.2 执行功能  54-56
    4.2.2 传动结构的描述  56-60
      4.2.2.1 传动功能  56
      4.2.2.2 传动结构的传动特性  56-58
      4.2.2.3 常见传动结构的描述  58-60
    4.2.3 动力结构的描述  60-61
  4.3 结构方案的生成  61-70
    4.3.1 执行结构的匹配  62-67
      4.3.1.1 功能方案的编码规则  62-63
      4.3.1.2 执行功能输出执行动作的编码  63-64
      4.3.1.3 基本操作分组与执行动作的匹配规则  64-66
      4.3.1.4 执行动作与执行功能的匹配规则  66
      4.3.1.5 执行功能与执行结构的匹配规则  66
      4.3.1.6 匹配流程  66-67
      4.3.1.7 执行结构方案的创新性  67
    4.3.2 驱动方案的选择  67-68
    4.3.3 传动结构及动力结构的匹配  68-70
      4.3.3.1 传动结构的匹配方法及规则  68-69
      4.3.3.2 动力结构的匹配方法及匹配规则  69
      4.3.3.3 动力结构及传动结构匹配过程  69-70
  4.4 实例  70-71
  4.5 本章小结  71-73
第五章辅助创新系统的实现及应用实例  73-91
  5.1 系统架构  73-74
  5.2 基本数据结构  74-76
    5.2.1 CNodeBE类  74
    5.2.2 CNodeLink类  74-75
    5.2.3 nArray类  75
    5.2.4 PlanSave类  75-76
  5.3 系统知识库的构建  76-79
    5.3.1 功能库  76-77
    5.3.2 结构库  77-78
    5.3.3 数据库关系  78-79
    5.3.4 结构信息实例  79
  5.4 系统功能实现流程及实例  79-90
    5.4.1 基本操作的读取及显示  80-81
    5.4.2 基本操作时序商空间的计算  81-83
    5.4.3 时序商空间的获得  83
    5.4.4 合成商空间的计算  83-84
    5.4.5 设计结果的筛选  84-85
    5.4.6 结构方案的生成  85-87
    5.4.7 合成及变异创新  87-90
  5.5 本章小结  90-91
第六章总结及展望  91-93
  6.1 全文总结  91
  6.2 今后工作展望  91-93
参考文献  93-98
作者简历  98

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