SUV外形设计中的关键基因提取方法

为有效辅助工业设计师进行运动型多功能汽车(Sport Utility Vehicle,SUV)的外形设计,以SUV侧面轮廓外形为研究对象,分析了SUV外形基因构成,从阈值约束与逻辑约束两方面分析并建立了设计约束空间,以Pearson相关系数对基因节点间相关性进行计算,通过软阈值相关性划分,获取具有强相关与较强相关关系的基因节点,并分别计算其连接度。基于对用户满意方案的相关性分析,构建了基因节点连接图,获取了SUV外形设计中的关键基因,所得结果基本符合设计师的认知。     

产品基因调控网络模型及其对设计过程的辅助

基于图论建立一种描述该映射关系的模型,借用基因调控网络的部分概念,以设计要素为节点、以要素间的相关关系为边,建立产品的基因调控网络模型并绘制其基因调控网络图.通过基因调控网络图对产品中的众多设计要素进行分类,并识别其节点类型与节点集团,作为析出知识供设计师规划设计活动.基于交互式遗传算法开发了产品方案优化设计原型系统,并利用基因调控网络的知识发现辅助安排优化程序,制订优化搜索策略.基于纯净水瓶的参数化模型对基因调控网络的设计辅助作用进行了验证.     

面向风格意象的产品族外形基因设计

为继承和传递工业设计中的产品族外形知识,保持特殊的产品族外形和风格,塑造差异化品牌形象,将生物界基因遗传与变异理论引入产品族外形设计中,提出一种面向风格意象的产品族外形基因设计方法。通过分析产品族风格意象,构建产品族外形基因体系,划分了基因层次,建立了产品族风格意象（心理的意象特征）和外形基因（物理的外形特征）之间的映射模型。以电话机产品为例,提取了风格意象和外形基因,计算了外形基因在各风格意象中的贡献率,基于映射模型构建了面向风格意象的产品族外形基因建模与设计系统,实现了产品族外形基因与风格意象之间的双向推理。该系统能提高电话机的开发设计效率,验证了面向风格意象的产品族外形基因理论体系。     

基于椭圆傅里叶的产品外形意象设计

针对当前产品外形意象设计研究在形态描述、关键感性意象定位及感性意象拟合模型构建等方面存在的问题与不足,提出一种基于椭圆傅里叶分析的产品外形意象设计研究方法。该方法通过对经图像处理得到的样本外形轮廓进行椭圆傅里叶分析,提取到包含外形信息的椭圆傅里叶主成分数据,对数据进行相关分析和回归分析,构建出感性意象综合评分模型和主成分评价模型。采用总体样本的感性意象综合评分模型确定关键感性意象项目及其重要性排序,以此明确外形设计目标,再以个体方案的主成分评价模型评价并指导创意外形方案的优化。以汽车侧面外形意象设计的应用研究为例,进一步验证了方法的可行性和有效性。     

消费者偏好驱动的SUV产品族侧面外形基因设计

为了满足汽车设计师的创意设计和消费者对汽车品牌认知的需求,从工业设计出发,探索性地提出消费者偏好驱动的运动型多用途汽车(Sport utility vehicle,SUV)产品族侧面外形基因设计方法。分析偏好驱动的产品族外形基因设计构建体系,划分产品族外形基因表达层次。对SUV的侧面轮廓线基因进行提取与表达,研究消费者具有差异化的SUV外形偏好,规划出具有差异化风格的SUV产品线,构建消费者偏好(心理的意象特征)与产品族外形基因(物理的外形特征)之间的映射模型,并转换成偏好驱动的进化函数;基于进化函数,运用遗传算法实现偏好驱动的SUV产品族侧面轮廓线基因进化;在Matlab中执行算法,推导出一系列既具延续性又具差异性的SUV产品族侧面设计方案;建立面向SUV产品族的计算机辅助侧面外形概念设计系统,基于此系统可以开展SUV产品族侧面外形设计,验证了方法的可行性。     

基于支持向量机和粒子群算法的产品意象造型优化设计

为满足消费者对产品造型的感性意象需求,提出了基于支持向量机和粒子群算法的产品意象造型优化设计方法。首先确定目标意象、代表性样本和造型设计参数,进行产品感性意象调查;然后应用支持向量机获得"造型设计参数-产品感性意象"之间的映射关系,建立产品造型意象评价系统;最后以代表性样本为初始种群,以意象评价为适应度评估,利用粒子群算法建立产品意象造型优化设计系统。以汽车轮廓优化设计进行实例研究,结果表明该方法较好地模拟了设计思维,可为产品概念设计提供有效的辅助与支持。     

产品配色设计的色彩邻接网络模型

图像是设计师进行配色设计的重要灵感来源,通过技术手段对源图色彩提取、色彩选择到目标设计方案的色区赋色、调整等过程进行辅助,可以提高设计效率。提出了色彩邻接网络模型,以图像提取色为节点、以色区间的邻接紧密程度为边,为源图和目标配色对象分别建立源网和目标网两个网络模型。将配色问题映射为从源网中搜索可以最佳匹配目标网的子网,利用逆序数和异连接数两个指标的组合来评价匹配强度,并基于交互式遗传算法等技术实施配色方案的优化。基于平面设计软件开发了配色设计系统,实现了从色彩提取到重用的配色设计关键环节的辅助。以汽车外观配色为载体进行了应用测试,证明了所提方法的有效性。     

产品多意象造型进化设计

为解决消费者对产品造型的多意象需求,在分析产品造型进化设计整体流程的基础上,提出产品多意象造型进化设计的模型、实现方法和关键技术。确定了多意象目标需求和产品样本造型参数,建立了意象造型神经网络评价系统,利用非支配排序遗传算法建立了多意象造型进化设计系统。该算法的非劣分类、拥挤度计算和修剪运算等技术保证了多意象造型进化设计的多样性和高水平性。以汽车侧轮廓设计为对象进行实例研究,结果表明该方法可有效应用于产品多意象造型进化设计。     

意象驱动的产品形态基因网络模型构建与应用

为提升产品形态创新设计的效率和成功率,立足于用户感性需求,引入复杂网络概念,借鉴生物信息学中蛋白质互作网络构建的理论和方法,针对性地构建意象相关的产品形态基因网络;以无标度网络拓扑分析理论为基础理解产品形态基因网络的组织结构和动态性,识别并预测产品形态基因网络中的意象靶基因与优选基因组合,作为析出知识供设计师规划设计活动。以汽车侧轮廓的设计为例,基于形状文法理论开发了智能优化设计引擎,利用析出知识简化编码信息、优化求解顺序,有效验证了意象驱动的产品形态基因网络对设计的辅助作用。     

目标意象约束的人机辅助产品造型进化设计研究

为实现康复辅具造型求解方案的多样化需求,提出目标意象约束的人机辅助产品造型进化设计方法。构建了意象约束的产品造型进化设计体系与整体流程;从用户角度出发,针对用户意象需求的模糊性和多样化问题,通过三角模糊理论和因子分析法确定群体目标意象;借助SD量表,采用多元尺度分析、聚类分析等方法确定产品优势样本;根据产品建模特点,运用形态分析法对其造型基因层次进行提取与表达;通过BP神经网络构建预测模型,对目标意象与造型基因间的非线性关系进行映射,基于输出结果建立进化设计目标函数;利用遗传算法的全局寻优能力,将神经网络输出意象评价作为个体适应度评估依据,以样本的解空间为载体进行基因进化,搜索目标造型的优质解。以踝足矫形器(Ankle and Foot Orthosis, AFO)为研究对象,试验结果表明：该优化方法可适用于其造型进化设计,提高了设计效率,为人机辅助性产品的造型改进设计提供参考和借鉴。     

能耗均衡的无线传感器网络多Sink节点部署优化方法

针对传感器网络中单Sink节点存在近距离传感器节点过早死亡、传输路径单一、传输延迟及节点失效等问题,提出了一种综合考虑网络布局和网络能耗的多Sink节点部署优化新方法。首先,为缩短sink节点到传感器节点的传输距离,建立了加权距离最小化模型;同时,为均衡网络能耗,建立了无线传感器网络能耗最小化模型。然后,根据所建立多Sink节点部署优化模型的特点,使用加权系数将多目标模型单目标化,并设计了上升启发式算法进行求解。实验结果表明,提出的多Sink节点部署优化方法既能保证网络布局最优,又进一步均衡了网络能量消耗,有助于延长无线传感器网络的生命周期。     

基于品牌意象的SUV造型设计方法

为快速响应消费者需求,保持汽车造型设计的延续性,提高品牌识别性,将消费者品牌意象认知和形态特征进行结合,提出一种基于品牌意象的汽车造型设计方法。运用自然语言处理、主成分分析等方法提取了品牌意象的关键语义特征,以汽车侧面轮廓和前脸轮廓为对象,采用形态分析法提取了汽车造型的设计因子,建立了品牌意象与设计因子之间的映射模型,以吉利SUV造型设计实例验证了该方法的可行性和实用性。     

TRIP600钢板成形汽车前纵梁冲压工艺研究

TRIP高强度钢板具有高强度、高应变率变形时的高动态吸能特性,符合现代汽车用钢材料的发展趋势。基于有限元法对TRIP600的汽车前纵梁冲压成形过程进行数值模拟,通过调整坯料外形,改善了成形质量;采用多元非线性回归模型分别拟合成形工艺参数(压边力、摩擦因数和拉深筋阻力)与破裂目标函数及回弹目标函数间的非线性关系,并基于NSGA-II多目标遗传算法,进行了成形工艺参数的优化,进一步提高了成形质量。     

基于ADAMS/Insight的汽车悬架转向系结构参数优化

建立了汽车悬架转向系的虚拟样机模型,进行双轮同向激振仿真实验,通过ADAMS/Insight试验设计与分析模块,以汽车悬架转向系定位点坐标为试验设计变量,建立了设计矩阵进行试验设计分析,获得了前轮定位参数影响因素表,利用其灵敏度信息和坐标轮换搜索技术,以操纵稳定性为目标,优化了悬架转向系定位参数。     

权衡汽车气动性能与乘坐舒适性的定量方法

用定量分析的方法,权衡气动性能与乘坐舒适性需求对汽车外形设计的影响。先把汽车车身简化为一个类钝体,并对主要外形特征部位进行参数化。然后选择无轮车身的气动阻力系数和剩余体积百分数作为衡量汽车气动性能和乘坐舒适性的物理量,选取600个以上的性能偏优的样本点,用基因权重函数计算每个外形参数对汽车气动性能和乘坐舒适性的影响程度,并根据综合影响程度进行分类。最后提出能够兼顾汽车气动性能与乘坐舒适性的汽车造型设计建议。     

一种工业以太网与现场总线协议转换器的研制

在分析了MODBUS/TCP工业以太网协议和DeviceNet现场总线协议基础上,提出了基于DSP和协议接口模块的协议转换器硬件设计方法。通过在协议转换器中建立统一的报文模型,实现了两种不同协议应用层的转换,进而构建了基于两种协议标准的工业现场网络间的协议转换器。通过组建了一个带有多个通讯节点的实验系统,验证了协议转换器的可行性。     

工程迭代设计中产品族开发过程的研究与建模

为了在工程迭代设计中减少新产品开发的提前期,提出了一种基于设计结构矩阵的产品族开发过程模型.在该模型中,基于设计参数间的依赖关系建立设计结构矩阵,并运用路径搜索算法将其整理为包含耦合子矩阵的解耦矩阵.对于其中的耦合子矩阵,运用基于马尔可夫链的串行迭代模型计算设计总时间,并运用基因算法优化排序.运用迭代设计的并行模型识别出对耦合关系贡献大的设计模态和设计参数,根据设计模态模块化设计参数,而对耦合关系贡献小的设计参数进行标准化.最后,将设计参数层的标准化和模块化映射到零件层,建立相应的产品族结构,以汽车离合器的设计为例阐述了该过程模型的有效性和应用前景.     

业务关联的多产业链协作网络模型

针对业务关联的多产业链协作模式,提出了业务关联的多产业链协作网络,并建立了数学模型;分析了业务关联的多产业链协作网络特征,基于复杂网络理论,综合考虑了节点的群落特性、节点间双向择优选择机制及节点间协作关系消亡等因素,提出了业务关联的多产业链协作网络加权演化模型,给出了演化模型算法。研究结果表明,业务关联的多产业链协作网络的节点强度分布符合幂律分布。以汽车零部件产业链协作网络为例,验证了模型的有效性。     

传统纹样的色彩网络模型及配色设计辅助技术

基于传统纹样图库提取色彩特征,并开发了重用方法以辅助设计师。通过两次聚类,从纹样图库中提取一系列特征色。第一次聚类从单幅纹样图片中提取出若干特征色,第二次聚类以对多幅图片进行第一次聚类的提取色的集合为源进行,提取可以代表整个纹样类型的综合色彩意象的若干特征色。在特征色之间建立配色网络:以特征色为节点,以该特征色的出现频率为节点权值,基于同一幅图中的共现频率建立节点之间的连接。基于色彩网络开发了配色设计辅助技术,为设计师推荐最能体现文化原貌的配色方案。基于CorelDRAW平台开发了色彩提取与推荐系统,实现了产品配色方案的自动生成。对平面纹样和产品配色案例进行了应用测试,结果表明该技术可以高保真地在设计中再现传统文化的色彩意象。     

传感器网络层级结构路径覆盖控制方法

针对路径覆盖节点控制策略问题,利用路径覆盖的特点,提出了一种基于层级结构的节点覆盖控制方法.通过对节点感知监测目标的先后顺序,在保障不丢失监测目标的前提下,建立了节点层级模型和关联模型,设计了以开启节点数目和均衡能耗为优化目标的覆盖控制策略.仿真结果表明,该方法较基于冗余节点的覆盖控制方法,可以有效地改善节点的能耗效率,从而起到提高网络服务质量,延长网络寿命的目的.