基于知识的汽车车身总布置系统的研究与开发

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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

2、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CAD/CAM/CAE发挥效能的关键环节。第二章系统地分析了基于知识的工程(KBE,KnowledgeBasedEngineering)，这种新的设计方法学。KBE有别于专家系统，又高于传统的CAD设计策略，它使得CAD的设计过程和

3、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。KBE系统的五大要素:人机界面、人工智能系统、CAD/CAM/CAE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

4、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

5、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SAE标准为基准，分别对前上视野、前下视野、内后视野、外后视野、ABC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。第四章对基于实&7il1的推理(CBR,CaseBasedReasoning)和辅助方案设计进行了研究。基于实例推

6、理的过程是一个模拟人工设计的过程，实际上是从用户要求空间到实例空间的映射过程。本章建立了辅助方案设计的生成模型，并给出了具体的实例推理算法和基于实例推理的系统结构。第五章对面向对象的硬点驱动设计求解策略及其模型进行了研究。将概念设计中基于功能、约束的映射方法应用于车身布置概念设计中。根据硬点的组成原理和推算规则以及车身总布置本身的特点，本章建立了一套独特的约束传播机制，即基于功能域的约束传播机制。并在此基础上，采用操作驱动方法和编程求解方法相结合以实现硬点驱动。建立了面向对象的硬点驱动设计模型，将布置设计分成两个层次，即布置顺序的规划和

7、布置方案的生成，并给出了具体的布置顺序规划算法和布置方案生成算法。系统证明，面向对象的硬点驱动求解策略具有适应能力强、计算效率较高和易于扩充等特性。第六章主要围绕人工智能技术在车身总布W.系统开发中的应用展开的，且侧重于神经网络和模糊技术的应用。BP网络具有自适应、自学习等优点，可以解决无法用规则显式表达的问题。本章采用三层前推网，用于解决实例推理过程中实例类比度的判断。模糊技术以模糊数学为其理论基础，将模糊性描述为一种隶属度或可能性，理论较为严谨，运算灵活性强，鲁棒性好。本章按照一般模糊数表述方式去表示区间数，依据一般模糊数的运算法则

8、去设计计算，给硬点计算带来了很大方便。同时采用模糊技术，建立了车身总布置人机关系评价体系，并给出了具体的模糊综合评价方法。第七章从并行工程和软件工程的角度对汽车车身总布置系统进行综述。本基于知识的汽车车身总