基于RULA与QPSO的矿用挖掘机操作界面布局优化研究

目的 现有复杂操作界面的布局对于人体舒适性缺乏量化,本文提出了一种将人体舒适因素定量化的操作界面布局优化设计方法。方法 首先,通过快速上肢评价法（RULA）与视觉注意度评价量化操作界面的舒适性需求,结合待布元件的重要度与使用频率权重建立人体舒适因素的布局优化数学模型;然后,利用量子粒子群算法（QPSO）求解该数学模型,并依据求解结果对操作界面进行布局设计;最后,采用模糊综合评价法对优化前后的操作界面设计方案进行比较。结果 以某型矿用挖掘机操作界面的布局设计为实例进行验证,发现优化后操作界面的舒适性得到了明显改善。结论 该研究可为复杂操作界面提供一种以人体舒适因素为主要目标的布局优化方法。     

矿用挖掘机驾驶室操作界面的布局优化设计

针对矿用挖掘机驾驶室操作界面布局设计不合理的问题,提出了操作界面布局优化设计的思路和方法。首先,采用GEM-AHP （group eigenvalue method-analytic hierarchy process,群组决策的特征根法-层次分析法）优化法分析矿用挖掘机驾驶室操作界面组成元件的使用频率、重要程度的相对权重和综合权重,构建组成元件优先序饼状图,并采用模块重要程度分析法对操作面板的视觉注意程度和易操作程度进行考量,绘制操作面板重要程度分布图;其次,匹配组成元件和操作面板模块,建立操作界面的布局优化设计方案;最后,选用Jack人机工程学软件虚拟仿真评价法和用户体验主观评价法对优化前后的矿用挖掘机驾驶室操作界面进行对比评价。结果表明：优化后操作界面的操作舒适性得到了明显提升,设计合理性提高了18.6%,操作人员的行为特性和认知特性得到了重视,其整体布局更加人性化。研究结果可为操作界面的布局优化设计提供更加科学、直观的指导,为复杂人机操作界面的布局设计和评价提供参考。     

基于遗传算法的作业车间设备布局优化方法

针对作业车间设备布局这类多目标优化问题,在标准遗传算法的基础上,通过在染色体编码、约束处理、选择算子和变异算子设计、适应值计算等方面进行优化改进,提出了一种多目标作业车间设备布局优化算法,最后通过仿真实验验证了该方法的有效性.     

基于案例的文化创意产品设计方法研究

针对文化产品的造型设计,将与产品造型相关的设计元素细分为功能、行为、文化、情感和构造法五个方面,结合基于案例的设计(case-based design,CBD)技术、遗传算法以及形状文法知识,建立文化创意产品设计概念原型系统并对文化创意产品进行引导设计。提出产品造型相关设计元素多目标优化模型,对用户需求进行匹配操作。提出文化产品造型设计方法模型,结合产品基因树交叉操作与形状文法知识,将现代类产品与文化器物类产品的设计元素进行交叉重组。通过对产品造型相关设计元素进行深入研究,并在文化创意产品设计概念原型系统中融入基于案例的设计技术、遗传算法和形状文法的知识,辅助设计师对文化产品进行创意设计。以小音箱为例,验证了该方法的可行性,为文化产品设计提供了一种有效方法。     

具有几何约束的非等面积界面布局优化方法

目的 由于计算的难度与精度问题,在求解布局的过程中通常不考虑待布局元素面积的大小和形状的几何约束问题,导致求解的布局结果是理论上的,无法达到真正实用的目的。为提高界面布局优化方法生成布局方案的可用性,提出了一种集成启发式算法、多属性决策(MAMD)和整数线性规划(ILP)的方法。方法 首先,在获取到待布局元素间相关性、待布局元素的使用频率和面积等数据情况下,使用遗传算法(GA)通过改变待布局元素几何约束的参数生成一组备选布局方案;其次,将交互成本、GA寻优所花费的时间、有效性、效率和满意度作为评价界面布局的五个指标,根据TOPSIS、AHP和数据包络分析(DEA)等多属性决策方法对所有备选布局方案进行排序;最后,使用ILP方法获取一致性排序。结果 获得一个有效、具有高可用性的布局方案。结论 根据实验结果可知,该方法寻到的最优布局方案比原始方案有效地降低了交互成本和算法寻优的时间,提高了布局方案的可用性。     

基于多目标遗传算法的传感器优化布点研究

针对目前桥梁模态试验中传感器布点优化都是基于单一准则下的研究的局限性,提出采用双准则或多准则下的传感器优化布点研究,该方法改进了以往布点优化中单一目标最优的限制,转而寻求多准则下的优化布点的满意解,而非真正严格数学意义上的最优解。采用Pareto遗传算法,设计了相应的遗传算子和编码方案,成功求解了双准则下传感器最优布点问题,优化结束时,成功给出了一组pareto最优解的前沿面,进而证明了提出的方法是可行的。     

飞机总体设计中的一种多目标鲁棒优化方法

 提出一种基于灵敏度的多目标鲁棒优化方法。针对各维设计变量存在扰动的情况，在原约束多目标优化模型上，附加偏差目标函数，并采用最差估计法对约束条件进行鲁棒可行性调整。采用全局敏度方程方法来计算目标函数和约束函数对设计变量的敏度，进而采用Pareto遗传算法搜索约束多目标优化问题的非劣解集，设计者可以根据不同的设计准则从中选择合适的设计点。将上述方法用于飞机总体参数优化设计，并与采用常规优化方法所得的优化结果进行了分析和比较。     

基于物理规划的Stewart平台多目标优化

应用物理规划方法对500米口径球面射电望远镜(FAST)精调 Stewart 平台进行了多目标优化设计.根据 Stewart 平台的设计准则,将 Stewart 平台的运动精度、重量和工作效率作为目标函数,构造了相应的以目标函数为变量的偏好函数,建立了基于物理规划的多目标优化模型,采用遗传算法对该优化问题进行求解.结果表明,物理规划避免了基于权重的多目标优化方法中权系数难以确定的问题,有效地给出了优化问题的 Pareto 解.     

汽车零部件立体仓库货位优化问题研究

以立体仓库库存为研究对象,从物流仓储管理角度,研究了货位分配优化问题。分析了汽车零部件货位布局优化原则,建立多目标货位分配优化数学模型,对遗传算法进行了算子设计,运用Matlab软件实现模型的求解,得出可行的货位优化方案。最后结合实例进行多目标货位优化数学模型求解及应用,并以三维仿真图形展示了优化效果,验证了所设计的遗传算法的有效性,对同类问题的解决具有参考意义。     

基于优化BP神经网络的汽车座椅舒适性评价

目的探索汽车座椅舒适性评价方法。方法设计实验采集驾驶员基本物理信息及其在实车中的体压数据,利用Lasso算法提取具有较好预测效果的特征向量,利用遗传算法对BP(Back Propagation)神经网络进行优化,建立基于优化BP神经网络的汽车座椅舒适性评价模型。结果利用遗传算法优化后的BP神经网络预测准确率达到90.96%。结论模型可有效实现对汽车座椅舒适性的评价,为汽车正向设计中座椅设计方案的筛选提供参考。     

圆柜内机缓冲衬垫多目标优化设计

目的 基于有限元软件研究圆柜内机包装件静态载荷下的力学特性，并进行多目标优化设计。方法 利用CREO建立三维模型、ANSYS Workbench建立有限元模型，对圆柜内机包装件进行静力学分析。以上缓冲衬垫的5条筋条厚度和2侧壁厚作为设计变量，以上缓冲衬垫的质量、包装件的最大变形量和最大等效应力作为目标函数建立优化模型。基于OSF试验设计方法和Kriging模型，采用多目标遗传算法进行多目标优化设计。结果 优化前的包装件最大变形量为1.511 3 mm，最大等效应力为0.327 6 MPa。优化后包装件的筋条和侧壁厚度显著降低，上缓冲衬垫质量减少了27%，整体强度无显著降低。结论 建立的多目标优化设计方法合理且Kriging模型精度较高，在保证缓冲防护效果的基础上，实现了轻量化设计，降低了包装成本。     

Research on cultural and creative product design method based on case北大核心CSCD

Aiming at the design of cultural product modeling,design elements related to product modeling were subdivided into five aspects, including function, behavior, culture, emotion and structure method. Cultural and creative product concept prototype system was built to design culture creative products by combining case-based design technology, genetic algorithm and shape grammar knowledge. The system was built to guide designers to design some cultural products. A multi-objective optimization model of design element oriented on product modeling was proposed, and the matching operations on the user demand was made. The design method model of cultural products modeling was presented, which combined with the knowledge of product gene tree crossover operation and shape grammar, and a crossing and recombinant of design elements between modern products and cultural artifacts was made. Through the in-depth study of product modeling design elements, and integrating case-based reasoning, genetic algorithm and the shape grammar knowledge into cultural and creative product concept prototype system, it was proved that the system was able to aid the designers to make some creative designs. An example of the design on small speakers was used to verify the feasibility of this method. An effective design method on cultural product design is provided.     

汽车车身耐撞性设计参数的区间稳健性优化

基于区间分析,提出了一种考虑公差的汽车车身耐撞性稳健优化设计模型,可在有效降低耐撞性能对设计参数波动敏感性的同时实现公差范围的最大化。该模型首先利用对称公差来描述汽车碰撞模型中车身关键耐撞部件的主要尺寸、位置和形状等设计参数本身的不确定性,然后将参数设计和公差设计相结合,建立了以稳健性评价指标和公差评价指标为优化目标,设计变量名义值和公差同步优化的多目标优化模型。再次,利用区间可能度处理不确定约束,将该优化模型转换为确定性多目标优化模型。最后,将该模型应用于两个汽车耐撞性优化设计问题,并通过序列二次规划法和改进的非支配排序遗传算法进行求解,结果表明该方法及稳健优化设计模型可行且实用。     

多学科集成下的老年智能产品设计研究

目的 基于多学科集成理论,分析老年智能产品设计现状,在了解老年用户群体对产品需求的基础上,进行设计实践创新方法研究。方法 通过阐明多学科集成方法中系统化、框架化、协同化、优化算法等理论,针对使用者、设计者双方进行分析,寻找出产品设计过程中存在的问题,在服务设计原则和多学科集成的理论支持下,进而推导出设计思路和方法。 结论 提出老年智能产品设计的基础是用户的操作体验和特定需求,设计过程涉及多学科、多目标;以“多目标实现”“多学科综合系统模型”“新技术融合”等应用实例,解释了如何解决产品设计过程中,由于用户需求复杂所产生的计算复杂性和选择复杂性等问题,优化了设计框架,归纳了设计信息,提升了设计过程的合理性、高效性和准确性。     

基于熵理论的产品美度综合评价方法

目的 针对产品设计中的美度评价,基于熵理论与计算美学理论提出一种产品美度综合评价方法,实现产品形态布局美度的量化评价.方法 根据产品形态特点与形式美学法则,构建产品形态布局美度指标的量化与计算体系;应用熵值法计算各美度指标的权重值,引入相对熵作为均衡系数修正传统线性迭加评价映射方法,提高评价结果的客观性和准确性,构建产品美度指标综合评价方法.结果 以奥迪A4L系列汽车大灯为例进行实例研究,通过与市场主流品牌在售产品的形态布局对比研究,证明了实例研究结果的可信度与方法的可行性.结论 基于熵理论的产品美度综合评价方法在产品设计领域具有较强的通用性,能够为设计师提供客观的美度量化数据,在定量层面指导产品形态布局的优化与创新.     

基于满意度函数的新型逃生管道多目标稳健性设计

新型逃生管道参数具有不确定性且单目标优化存在局限性，为了实现新型逃生管道多目标稳健性设计，结合田口稳健性设计方法与满意度函数，提出了一种基于满意度函数的多目标稳健性设计方法。该方法将产品质量特性的信噪比转换为具有田口稳健性设计的望大特性的满意度，然后通过加权几何均值实现结构的多目标稳健性设计。通过使用Hypermesh和LS-DYNA建立新型逃生管道的有限元模型，并对该有限元模型进行验证，然后运用所提出的方法对新型逃生管道进行多目标稳健性设计。结果表明，稳健性设计后新型逃生管道的信噪比提升了5.3%，说明管道抵抗噪声因子的干扰能力增强，结构更稳健；新型逃生管道质量降低了9.6%，实现了管道轻量化的目的。研究结果对提高新型逃生管道的稳健性具有一定的理论和工程意义。     

载人防护缓冲气囊座椅的优化设计

针对设备载人空投过程中乘员防护的问题,设计出一种对乘员人体进行防护的缓冲气囊座椅,并采用MADYMO软件建立了缓冲气囊座椅数值模型,模拟该设备载人空投着陆中缓冲气囊座椅对乘员的缓冲过程。以减少人体的颈部损伤和胸部损伤为优化目标,利用微型多目标遗传算法对缓冲气囊座椅的充气质量、排气孔面积、排气压差以及缓冲气囊护颈的充气质量进行优化。该优化设计不但可以减少气囊座椅设计实验次数从而降低实验的成本,而且在载人空投防护技术领域具有一定的实际工程意义。     

结构主动控制的一体化多目标优化研究

基于Pareto多目标遗传算法提出了结构主动控制系统的一体化多目标优化设计方法,对作动器位置与主动控制器进行同步优化设计.外界激励采用平稳过滤白噪声来模拟,在状态空间下通过求解Lyapunov方程,得到结构响应和主动控制力的均方值.主动控制器采用LQG控制算法来进行设计.以结构位移和加速度均方值最大值与相应无控响应均方值的最大值之比,以及所需控制力均方值之和作为多目标同步优化的目标函数.优化过程还考虑了结构与激励参数对优化结果的影响.最后以某6层平面框架有限元模型为例进行了计算机仿真分析,结果表明所提出的主动控制系统多目标一体化优化方法简单,高效,实用,具有较好的普适性.