CADCAM技术_第05章补充_优化方法.ppt

* * 基本位变异算子的执行过程 变异前： 000001110000000010000 变异后： 000001110001000010000 变异点 * * 4、运行参数 （1）M ： 种群规模 （2）T ： 遗传运算的终止进化代数 （3）Pc ： 交叉概率 （4）Pm ： 变异概率 * * 遗传算法流程示意图： 产生初始群体 是否满足停止准则 是 输出结果并结束 计算个体适应度值 比例选择运算 单点交叉运算 基本位变异运算 否 产生新一代群体 执行M/2次 * * 遗传算法的应用领域： （1）组合优化 （2）函数优化 （3）自动控制 （4）生产调度 （5）图像处理 （6）机器学习 （7）人工生命 （8）数据挖掘 * 第四节 计算机仿真 仿真 就是采用模拟真实系统的模型，通过对模型的分析和试验去研究真实系统的工作行为。 仿真分为物理仿真与数学仿真 物理仿真——实物模型 数学仿真——计算机仿真 * * 物理仿真：在是物理模型基础上进行的仿真。 特点物理仿真能观测到难以用数学来描述的系统特性，花费较大代价。 分类：半物理仿真和全物理仿真。 数学仿真：编制成仿真程序放入计算机进行仿真试验。 特点：与物理仿真相比，数学仿真系统的通用性强，可作为各种不同物理本质的实际系统的模型，故其应用范围广。 * * 仿真类型的选取策略：是按工程阶段分级选取。 在产品的分析设计阶段，采用计算机仿真，边设计、边仿真、边修改。 进入研制阶段，为提高仿真可信度和实时性，采用半物理仿真。 到了系统研制阶段，采用全物理仿真才能最终说明问题，除非这种全仿真是不可实现的。 * * 计算机仿真的一般过程 建立数学模型 模型变换 编制仿真程序 进行仿真试验 仿真结果整理分析 * * 仿真在CAD/CAM系统中的应用 产品形态仿真 零件装配仿真 运动学仿真 动力学仿真 工作物理场仿真 加工过程仿真 零件工艺过程仿真 生产过程仿真 举例： 仿人机械手和肘部 工作手仿真 * 1、即使是同一设计对象，如果设计目标和设计条件不同，数学模型也会不同，因此，要首先弄清问题的本质，明确要达到的目标和可能的条件，选用或建立适当的数学、物理、力学模型来描述问题。 2、设计变量越多，设计自由度就越大，越容易得到理想的结果。但随着设计变量的增多，问题也随之复杂。因此，应抓住主要矛盾，适当忽略次要因素，合理简化。 3、约束条件的数目多，则可行的设计方案数目就减少，优化设计的难度增加。理论上讲，利用一个等式约束，可以消去一个设计变量，从而降低问题的阶次 4、 * * * 第三节 优化设计 在计算机广泛应用的基础上发展起来的一项设计技术，以求在给定技术条件下获得最优设计方案，保证产品具有优良特性。 原则：寻求最优设计； 手段：是计算机和应用软件； 理论依据：是数学规划法。 * * 应用： 飞行器和宇航结构设计 使空间运载工具的轨迹最优 土木工程结构设计 连杆、凸轮、齿轮、机床等机械零部件设计 机械加工工艺过程设计 * * 优化设计主要内容： 1）建立优化设计数学模型； 2）采用适当的最优化方法，求解数学模型 优化设计数学模型求解过程 1）设计变量 2）约束条件 3）目标函数 * * 设计变量 设计方案大多用一组设计参数来表示。这些设计参数可以是几何参数、物理参数和其它特征参数等。在这些参数中，有些是按照具体要求事先确定，在设计过程中保持不变的量，称为设计常量；另一些参数实在设计过程中须不断调整，以确定其最优值的称为设计变量。 * * 约束条件 在优化设计过程中，设计变量的取值通常不是任意的，总要受到某些实际条件的限制，这些限制条件称为约束条件 目标函数 目标函数又称为评价函数，它是评价设计方案优劣的标准。一项设计的好坏，总可以用一些设计指标来衡量。例如：质量最轻、体积最小等等。这些设计指标称为目标函数。 * * 优化设计的数学模型 minF(X) 满足约束条件: * * 建立数学模型的一般过程 分析设计问题，初步建立数学模型 抓住主要矛盾，确定设计变量 根据工程实际，提出约束条件 对照设计实例，修正数学模型 正确求解计算，评价方法误差 进行结果分析审查模型灵敏性 * * 采用Moldflow /MPI的组合型腔注系统的优化设计 赵建华，洪军.采用Moldflow /MPI的组合型腔注射系统的优化设计.现代制造工程,2008(4):72-75. * * 填充时间。鼠标下盖约在0.92s完成填充,鼠标上盖约在0.80s完成填充,流动的不平衡性约13%, 这种非平衡的填充会造成两个型腔内的压力分布不