基于知识的汽车车身总布置系统的研究与开发

1、基于知识的汽车车身总布置系统的研究与开发摘 要汽车车身总布置是汽车概念设计阶段的一项相当重要的方案设计工作。在 车身总布置过程中，需要确定的特征参数和控制硬点繁多，空间关系和约束条 件复杂，实现方法和评价指标模糊，设计方案具有多解性、经验性和综合性。 如何高效地进行汽车车身总布置，应当是整个汽车设计周期中急需解决的一个 环节。本课题作为福特一中国研究与发展基金资助项目，在深入理解汽车车身总 布置设计的内容和特点的基础之上， 将并行工程思想引入到汽车车身总布置中， 以 基于知识的工程方法学指导建立并行设计集成框架， 采用面向 对象的机理完 成产品信息建模，并将人工智能技术 ( 基于实例推理、 神经网络、模糊技术) 用 于 具 体的 优 化 算 法 中 ， 以 实 现 汽 车 车 身 总 布 置 的 智 能 辅 助 设 计 策 略。 座文 共 分八章:又第一章作为全文的绪论，简要介绍了汽车车身总布置的设计特点和设计任 务，以及基于知识的工程设计方法学的发展与应用概况，同时指出以工程设计 的理论和实践为基础、以软件工程理论为指导的二次开发， 是C A D / C A M / C A E 发挥

2、效能的关键环节。第二章系统地分析了基于知识的工程( K B E , K n o w l e d g e B as e d E n g i n e e r i n g ) ， 这种新的设计方法学。 K B E 有别于专家系统， 又高于传统的C A D 设计策略，它使得 C A D的设计过程和设计结果都是显式的。产品模型既能包 括产品的几何属性和非几何属性， 又能体现设计意图和设计过程。 K B E系统的 五大要素:人机界面、 人工智能系统、 C A D / C A M / C A E 系统、 集成机制和广义 数据库，使得工程设计向智能化、自 动化、并行化方向发展成为可能。本章并 着重分析了知识的表达、知识的推理以及集成机制。根据汽车车身总布置的具 体情况，采用面向对象的方法来表达知识，多种推理方法共存以适应车身总布 置的复杂情况，并建立了多种推理机制 ( 约束推理机制、规则推理机制、方法 推理机制、几何推理机制和实例推理机制)。第三章主要是围绕汽车车身总布置的领域范围展开的。分析了汽车车身总 布置的设计特点与设计原则，提出了“ 人一机一环境”和 “ 以人为中心”的车 身布置设计思想。 根

3、据设计任务的可分性， 本章对“ 布置工具” ， “ H点的优化” ， “ 踏板布置” ， “ 仪表板整体设计”以及 “ 视野校核”这几大部分进行了详细地中文摘要 巴 巴 巴 巴 巴 巴 巴 里里巴巴巴巴巴三巴 论述， 涵盖了车身总布置的主要内容。 “ 布置工具” 一节中， 根据法规要求分别 对人体模型、眼椭圆、头廓包络线、手伸及界面建立了 相应的数学模型，方便 了 布置和设计; “ H点的优化” 一节提出了多功能区域法， 通过分析、 优化， 获 得各功能限制的H域的交集域， 从而使复杂的相互制约的多参数选取工作得以 快速可靠地解决， 并改善了设计的灵活性和方便性; “ 踏板布置” 一节从人机工 程的要求出发，归纳整理了影响踏板布置的控制尺寸，并在参考多种车型的基 础上， 给出了具体的控制经验范围; “ 仪表板整体设计” 一节从仪表板的功能与 设计原则出发， 给出了仪表板的整体设计内容和具体设计流程; “ 视野校核”一 节以 S A E标准为基准，分别对前上视野、前下视野、内 后视野、外后视野、 A B C立柱盲区、 仪表板盲区、 前风窗玻璃刮扫区等的校核方法和标准要求实现 了计算机化。

4、第四章对基于实 w h i l e s p a t i a l r e l a t i o n s and c o n s t r a i n t c o n d i t i o n s a r e c o m p l e x , im p l e m e n t a t i o n m e t h o d s and e v a lu a t i o n i n d i c e s a r e f u z z y . I t r e s u l t s i n t h e d e s i g n s c h e m e b e i n g m u l t i r e s o l u t i o n , e x p e r i e n t i a l an d c o m p r o m i s i n g . S o h o w t o p r o c e s s t h e a u t o - b o d y p a c k a g i n g h i g h l y e ff i c i e n t l y i s a b i g p r o b l e m t o b e s

5、o l v e d i m m e d i a t e l y i n t h e a u t o m o b i le o v e r a l l d e s i g n c y c l e .F o r d - C h i n a R a n d c a s e r e a s o n i n g a l g o r i t h m a n d s o f t w a r e a r c h i t e c t u r e a r e s e t u p t o oC h a p t e r f i v e m a i n l y d i s c u s s e s o b j e c t - o r i e n t e d h a r d p o i n t d r i v i n g d e s i g n . F u n c t i o n a n d c o n s t r a i n t b a s e d m a p p i n g m e t h o d s a r e a p p l i e d t o t h e c o n c e p t u a l d e s

6、 i g n o f a u t o - b o d y p a c k a g i n g . A c c o r d i n g t o t h e c o n s t i t u e n t p r i n c ip l e s a n d c o m p u t a t i v e r u l e s o f h a r d p o i n t s , a s w e l l a s t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f a u t o - b o d y p a c k a g i n g , a u n i q u e c o n s t r a i n t p r o p a g a t i o n m e c h a n i s m , w h i c h i s n a m e d as f u n c t i o n f i e l d b a s e d c o n s t r a i n t p r o p a g a t i o n , i s e s t a b l i s h e d . A c o m b i n

7、 a t i o n m e c h a n i s m o f o p e r a t i o n d r i v i n g m e t h o d a n d p r o g r a m m i n g s o l v i n g m e t h o d i s a p p l i e d t o f u l f i l l t h e h a r d p o i n t d r iv i n g .VO b j e c t - o r i e n t e d d e s i g n m o d e l o f h a r d p o i n t d r i v i n g l a y o u t s t h e p r o c e s s o f a u t o - b o d y p a c k a g i n g in t o t w o l e v e l s , p l a n o f p a c k a g in g s e q u e n c e s a n d g e n e r a t i o n o f p a c k a g i n g s c h e m

8、e . T h e p l a n a l g o r i t h m a n d g e n e r a t i o n a l g o r i t h m a r e a l s o p r e s e n t e d . I t p r o v e s t h a t o b j e c t - o r i e n t e d h a r d p o i n t d r i v i n g d e s i g n s t r a t e g y h a s s u c h a d v a n t a g e s a s s t r o n g a d a p t a t i o n , h i g h e ff i c i e n c y a n d e a s y e x t e n s i o n .C h a p t e r s i x e x p a t i a t e s o n A l t e c h n i q u e s a p p l i c a t i o n o n t h e s y s t e m d e v e lo p m e n t o f a u

9、 t o - b o d y p a c k a g i n g . T h i s c h a p t e r c o n c e n t r a t e s o n t h e a p p l i c a t i o n s o f n e u r a l n e t w o r k a n d f u z z y t e c h n o l o g y . B P n e t w o r k i s s e lf - a d a p t i v e a n d s e l f - l e a r n i n g , s o i t s u s u a l l y a p p l i e d t o s o l v e p r o b l e m s , w h i c h c a n n o t b e e x p l i c i t ly e x p r e s s e d i n r u l e s . T h i s c h a p t e r a d o p t s a t h r e e - l a y e r f o r w a r d f e e d i n g n e t w o r k t o s o lv e t h e c a s e a n a l o g i c a l d e g r e e j u d g m e n t . T h e f u z z y t e c h n o l o g y i s b a s e d o n t h e t h e o ry o f f u z z y m a t h e m a t i c s . F u z z i n e s s i s d e s c r i b e d a s s u b o r d in a t i o n d e g r e e o r p o s s ib i l i t y . T h e f u z z y t h e o r y i s p r e c i s e a n d r o b u s t . T h i s c h a p t e r e x p r e s s e s i n t e r z o n e as fu z z y v a l u e , a n d d e s i g n s c a l c u l a t i o n

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