基于知识的透平膨胀机设计系统的研究与开发

论文摘要

大型透平膨胀机组设计制造由于技术含量高、专业性强，无法同通用机械设计一样迅速引入新设计技术，与此同时，大量的研究工作以及设计经验作为企业的宝贵财富如何快速反应到设计当中也是行业面临的难题。基于课题研究的范围，本文着重研究透平膨胀机设计当中的结构设计方法，采用基于知识的方式，利用数据库知识、管理功能、NX系统的综合设计功能为基本组成部分，提出整个设计系统的综合信息管理模式，进行了基于知识的透平膨胀机设计系统的开发研究。将知识规则等融入设计过程中，并为此建立新的产品设计流程。全文内容涵盖了下面三个方面：·广义知识库系统是面向人工智能问题求解的信息处理、管理、存储系统，运用广义知识库的概念，将代表标准数据的数据库、代表规则的规则库和代表实例的实例库等纳入统一的管理，建立一个广义概念上的知识库。对基于KBE的透平膨胀机设计中知识的表达、知识的推理机制进行了研究，根据产品设计的实际特点建立了相应的管理模式和推理模式，将造型系统、设计实例与广义知识库直接关联起来，采用直接浏览和检索这一松散连接方式和与其他模块内部关联的紧密连接方式实现了广义知识库对设计的直接支持。对于方案、零部件的知识库和实例库检索建立了相应的流程，对广义知识库多种推理方式进行研究，并在后续章节中予以应用。·知识熔接技术利用NX CAD的知识熔接技术(KF)实现了知识熔接在产品设计中的应用，研究了KF与推理模式的结合，KF与NX/API技术结合，KF与CAE技术相结合以及单独使用KF完成建模等几个方面的问题。针对KF在零部件设计中的应用建立了部分零件的设计模块，针对KF在零件分析中的应用建立了主轴一阶临界转速快速计算工具，将有限元分析技术直接融合在转子系统设计当中。基于KF在非规则化设计中的局限，建立了知识熔接与模糊推理相结合的设计方式，拓宽了知识熔接技术的应用范围。·设计系统的信息管理是保证总体系统高效运行的关键所在，从研究对象和目标实际考虑，引用了产品数据管理的思想及若干内容，针对设计过程内的知识管理和流程方面的管理作了研究与相应的开发工作，并开发了松散结构的应用模块，如产品编码、图档管理、图档浏览、流程审批、BOM管理等。基于产品设计过程中信息综合管理的模式，围绕管理系统与总体设计系统、管理系统与NX系统、管理系统与广义知识库系统之间的相互交流建立了综合信息管理架构，从设计任务初始模型、设计项目、信息交流、安全等多个方面对此方面问题进行了研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 透平膨胀机结构设计综述
• 1.2.1 透平膨胀机发展概述
• 1.2.2 透平膨胀机基本结构与设计
• 1.2.3 国内透平膨胀机设计研究概况
• 1.3 知识工程（KBE）发展与应用
• 1.3.1 知识工程基本定义与特点
• 1.3.2 知识工程技术研究和应用
• 1.3.3 知识熔接技术研究与应用
• 1.3.4 产品设计信息管理
• 1.4 课题来源与应用背景
• 1.5 论文主要研究内容及组织结构
• 第2章 知识工程相关理论与技术
• 2.1 知识的表示方法
• 2.1.1 基于规则—框架的知识表示
• 2.1.2 面向对象的知识表示
• 2.1.3 基于实例的知识表示
• 2.2 知识的获取与挖掘
• 2.3 知识的推理模式
• 2.3.1 基于规则的推理
• 2.3.2 基于事例推理
• 2.3.3 基于模型推理
• 2.3.4 模糊逻辑推理
• 2.4 基于KBE技术的设计系统开发工具
• 2.4.1 与几何相关知识的处理
• 2.4.2 与几何无关知识的处理
• 第3章 基于知识的透平膨胀机设计系统分析
• 3.1 设计系统项目分析
• 3.2 系统的总体架构
• 3.3 系统设计思路
• 3.4 系统的集成
• 3.4.1 与NX CAD系统的集成
• 3.4.2 与分析软件的集成
• 3.4.3 与知识库的集成
• 3.5 系统主要技术支持
• 3.5.1 CAD软件技术支持
• 3.5.2 基于知识的开发工具技术支持
• 3.5.3 SQL Server数据库平台技术支持
• 3.6 本章小结
• 第4章 广义知识库创建研究
• 4.1 广义知识库基本内容与知识分类
• 4.1.1 广义知识库基本内容
• 4.1.2 知识分类表示
• 4.1.3 知识子库组成
• 4.2 广义知识库构建
• 4.2.1 广义知识库体系结构
• 4.2.2 广义知识库开发平台
• 4.2.3 广义知识库应用流程
• 4.3 若干关键技术研究
• 4.3.1 实例知识库的知识提取
• 4.3.2 基于ODBC构建广义知识库连接
• 4.3.3 基于规则——框架的知识表示
• 4.3.4 面向实例的推理方式
• 4.3.5 与NX CAD系统的集成
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于知识熔接技术的产品设计
• 5.1 基于NX/KF技术的产品建模
• 5.1.1 知识熔接技术概念与基本功能
• 5.1.2 KF知识熔接语言
• 5.1.3 基于NX/KF进行零部件设计
• 5.2 KF与模糊推理结合建模
• 5.2.1 面向标准模型库的模糊推理策略
• 5.2.2 知识熔接/模糊推理结合应用实例
• 5.3 KF/FEA技术结合应用
• 5.3.1 有限元分析模型
• 5.3.2 转子——轴承系统运动方程
• 5.3.3 KF/FEA应用实现
• 5.4 本章小结
• 第6章 设计系统的信息管理
• 6.1 前言
• 6.2 设计系统信息管理结构与系统集成
• 6.2.1 信息管理体系结构
• 6.2.2 主要应用工具分类
• 6.3 设计系统的知识管理
• 6.3.1 产品设计知识分类
• 6.3.2 结构化知识管理
• 6.3.3 非结构化知识管理
• 6.4 设计系统的过程管理
• 6.4.1 过程管理定义
• 6.4.2 工作流程模型
• 6.4.3 工作流程审批和变更
• 6.4.4 过程管理系统实现
• 6.5 信息管理主要功能
• 6.5.1 产品结构管理
• 6.5.2 图档资料管理
• 6.5.3 项目及标准信息查询管理
• 6.5.4 BOM管理
• 6.5.5 组织和权限管理
• 6.6 本章小结
• 第7章 透平膨胀机设计系统开发实现
• 7.1 透平膨胀机设计系统架构设计
• 7.1.1 系统结构框架
• 7.1.2 系统特点
• 7.2 系统主要工具
• 7.2.1 设计方案快速分析工具
• 7.2.2 标准零部件与实例管理工具
• 7.2.3 标准件与实例建模工具
• 7.2.4 广义知识库管理工具
• 7.2.5 设计信息管理工具
• 7.2.6 集成软件接口工具
• 7.3 透平膨胀机设计系统流程
• 7.3.1 选型设计
• 7.3.2 造型设计
• 7.3.3 分析评价
• 7.4 本章小结
• 第8章 总结与展望
• 8.1 研究总结
• 8.2 展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 致谢