控制电器智能设计方法研究

论文摘要

以产品设计自动化为目标，以控制电器产品为对象，研究了产品智能设计中涉及的如下关键问题：系统模型的建立、概念设计的产生方法、可靠性设计、故障树分析、任务调度、并行推理、参数化建模。解决这些问题，对于构建产品智能设计系统，提升制造业的设计水平，加速产品的更新换代具有重要意义。 对于系统模型，提出了基于UML建模语言的智能设计系统功能模型、设计模型、产品装配模型，论证了模型的结构以及应用。 对于概念设计，提出了基于粗糙集理论的产品概念设计方法，规则获取算法以及基于关系数据库的规则表示方法。提出了基于蚁群算法的产品概念设计算法。 研究了基于可靠性理论的产品设计方法，提出了一个新的概念——“产品概念设计的可靠性”，并论证了相应的求解方法。 对于初步设计结果的可靠性分析，提出了基于蚁群算法的自动构造故障树的算法，并给出了在智能设计中应用的实例。该算法是一个全新的自动构造故障树算法。 研究了基于面向对象Petri网的任务调度方法，提出了基于面向对象Petri网的系统调度方法，以继电器装配为例，说明了调度方法的应用。 研究了决策推理问题，提出了基于面向对象模糊Petri网的并行推理算法，并给出了推理实例。 研究了基于特征的三维参数化模型的设计方法，给出了基于参数化模型的设计过程模型，说明了基于MDT平台的具体实现方法。 研究了三维参数化模型库的构建方法，建库步骤。并在MDT平台下给出了实现方法及关键的处理程序。 详细论证了控制电器智能设计系统的开发步骤，系统的整体结构，各子系统之间的关系，以及子系统的实现技术路线，关键问题。实现了电磁继电器智能设计系统。该系统能够完成概念设计、初步设计、详细设计、优化设计、静态特性、动态特性分析结果，以及MDT参数化造型，ANSYS有限元分析结果。该系统验证了以上研究的理论方法以及算法的有效件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1-1 论文的研究背景
• 1-2 智能设计方法
• 1-2-1 基本概念、方法及发展
• 1-2-2 计算机辅助设计及并行工程
• 1-3 产品智能设计方法研究现状
• 1-3-1 工程设计的理论研究
• 1-3-2 描述性的模型
• 1-3-3 设计中的综合方法
• 1-3-4 设计中的工程化方法
• 1-3-5 设计中的知识工程方法
• 1-3-6 生产中的设计方法
• 1-4 智能设计技术在电器行业应用现状
• 1-5 本文的主要研究内容
• 1-6 本章小结
• 第二章 智能设计系统模型
• 2-1 系统模型
• 2-1-1 面向对象的概念
• 2-1-2 设计模型的面向对象方法
• 2-2 面向对象的UML建模语言
• 2-3 电器智能设计系统的模型
• 2-3-1 功能模型
• 2-3-2 系统设计模型
• 2-3-3 智能设计系统的类图
• 2-3-4 参数化图形库的建模
• 2-3-5 产品装配模型
• 2-4 本章小结
• 第三章 概念设计
• 3-1 基于数据挖掘的概念设计方法
• 3-1-1 粗糙集理论简介
• 3-1-2 基于粗糙集理论的智能设计规则的获取算法
• 3-1-3 决策规则的表示方法
• 3-1-4 知识获取和表示方法应用实例
• 3-2 基于聚类分析的产品概念设计方法
• 3-2-1 设计任务的数学描述
• 3-2-2 聚类分析产品概念设计方法的基本思想
• 3-2-3 基于蚁群算法的聚类分析
• 3-2-4 基于蚁群算法的概念设计方法
• 3-3 本章小结
• 第四章 可靠性设计与分析
• 4-1 概 述
• 4-2 产品概念设计中的可靠性设计
• 4-2-1 可靠性设计过程模型
• 4-2-2 可靠性基本指标
• 4-2-3 预测概念设计产品可靠性的数学模型
• 4-2-4 基于模糊集的产品可靠性的评价方法
• 4-2-5 继电器可靠性评价实例
• 4-3 产品可靠性分析
• 4-3-1 故障树分析 FTA
• 4-3-2 蚁群算法及基于蚁群算法构造故障树的基本思想
• 4-3-3 故障树构造算法
• 4-3-4 算法应用实例
• 4-4 本章小结
• 第五章 基于 Petri网的知识利用方法
• 5-1 概述
• 5-2 任务的调度
• 5-2-1 无模型的调度方法
• 5-2-2 基于模型的调度方法
• 5-2-3 基于时间间隔 Petri网的调度方法
• 5-3 基于面向对象 Petri网的任务调度方法
• 5-3-1 Petri网简介
• 5-3-2 本文的面向对象的 Petri网
• 5-3-4 基于面向对象的 Petri网的任务调度
• 5-4 基于模糊 Petri网的推理
• 5-4-1 模糊推理与模糊 Petri网
• 5-4-2 构造和使用模糊 Petri网推理的算法
• 5-4-3 模糊推理算法在智能设计中的应用
• 5-5 本章小结
• 第六章 基于特征的参数化设计方法及参数模型库的建立
• 6-1 概 述
• 6-2 基于特征的参数化设计方法
• 6-2-1 参数化设计的基本概念
• 6-2-2 基于MDT软件平台的参数化设计方法
• 6-3 参数模型库
• 6-3-1 参数模型库的概念
• 6-3-2 参数模型库建库的一般步骤
• 6-3-3 参数模型库的调用方法
• 6-4 本章小结
• 第七章 智能设计系统实现
• 7-1 概述
• 7-2 智能设计系统的整体结构
• 7-2-1 智能设计专家系统
• 7-2-2 产品特性分析系统
• 7-2-3 产品优化设计系统
• 7-2-4 产品有限元分析系统
• 7-3 本章小结
• 第八章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果