液壓集成塊是集成式液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵零件,應(yīng)用廣泛。隨著液壓系統(tǒng)復(fù)雜程度的提高,集成塊設(shè)計難度隨之增加。因此將新技術(shù)與方法引入到集成塊設(shè)計中必然成為未來的發(fā)展方向。縱觀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,集成塊設(shè)計目前大多致力于應(yīng)用各種智能優(yōu)化方法進行全自動設(shè)計,由于缺乏有效的人工干預(yù),優(yōu)化過程沒有充分考慮設(shè)計規(guī)則和習(xí)慣,存在優(yōu)化時間長,設(shè)計人員還需對優(yōu)化結(jié)果進行調(diào)改以滿足工程實際需要等問題;其次,集成塊設(shè)計環(huán)境可視化程度還不是很高,僅僅作為設(shè)計結(jié)果的展示手段,設(shè)計人員只能從外部對集成塊進行三維瀏覽,無法深入到集成塊內(nèi)部清晰地探查孔道相交情況,半封閉的設(shè)計環(huán)境限制了設(shè)計人員的創(chuàng)造思維。液壓集成塊設(shè)計是人的創(chuàng)造力與環(huán)境條件交互作用的物化過程,是一種智能行為。目前的集成塊設(shè)計沒有提供有利的工具使設(shè)計人員真正融入集成塊設(shè)計中,設(shè)計過程仍是一個困難地、非直觀的、耗時間的過程。 本文緊密結(jié)合實際,從工程優(yōu)化角度出發(fā),旨在通過對虛擬設(shè)計技術(shù)、計算智能算法、人機結(jié)合方法及人工智能的深入研究,針對集成塊設(shè)計問題,探索一種人機結(jié)合智能虛擬設(shè)計方法與實現(xiàn)策略,創(chuàng)立開放式智能型虛擬設(shè)計模式和環(huán)境,構(gòu)建集成塊人機結(jié)合智能虛擬設(shè)計系統(tǒng)框架,高質(zhì)量地完成集成塊整個設(shè)計流程。主要研究內(nèi)容包括: 第一,全面總結(jié)集成塊設(shè)計問題特點與設(shè)計流程,明確提出集成塊設(shè)計的核心問題是外部布局和內(nèi)部布孔集成方案的優(yōu)化設(shè)計,可以歸結(jié)為一種復(fù)雜的立體空間布局問題。深入分析當今研究熱點的各種布局問題求解策略,以工程優(yōu)化為目標,提出了一種液壓集成塊人機結(jié)合的智能虛擬設(shè)計方法:在集成塊虛擬設(shè)計環(huán)境中,以基于計算智能的集成塊優(yōu)化計算為內(nèi)核,采用基于設(shè)計實例與設(shè)計規(guī)則的人工智能施加設(shè)計引導(dǎo),借助自然直觀的人機交互方式,設(shè)計人員在優(yōu)化進程中與真實感顯示的設(shè)計對象實時交互與探查,實現(xiàn)算法駕馭;充分發(fā)揮各自特長,實現(xiàn)設(shè)計人員智能與計算機智能在虛擬設(shè)計環(huán)境中的完美和諧的統(tǒng)一。詳細闡述方法可行性、構(gòu)造出發(fā)點、設(shè)計流程及其實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù),給出系統(tǒng)構(gòu)架,規(guī)劃了集成塊優(yōu)化設(shè)計問題的總體解決方案。人機結(jié)合智能虛擬設(shè)計方法為集成塊設(shè)計提供嶄新的研究思路,對解決其它復(fù)雜空間布局問題也具有借鑒意義。 第二,虛擬設(shè)計環(huán)境是人機結(jié)合智能虛擬設(shè)計方法實施的平臺和支撐,虛擬建模是構(gòu)建一個虛擬設(shè)計系統(tǒng)的基礎(chǔ)。針對集成塊虛擬設(shè)計,提出一種多分辨率智能參數(shù)化層次特征虛擬建模方法:基于集成塊參數(shù)化的基本體素特征,以CSG樹記錄構(gòu)型歷史,提出改進的B-Rep半邊結(jié)構(gòu)進行模型幾何特征表述,采用多分辨率控制下的三角剖分算法生成面片網(wǎng)絡(luò)模型,幾何引擎設(shè)計實現(xiàn)了CAD模型與虛擬顯示模型的無縫集成;對集成塊設(shè)計全生命周期的特征進行層次化封裝,依據(jù)設(shè)計知識與設(shè)計規(guī)則,基于智能體技術(shù)賦予模型智能特征,最終實現(xiàn)集成塊多分辨率智能參數(shù)化層次特征虛擬模型,有效實現(xiàn)了集成塊交互式特征參數(shù)化設(shè)計與設(shè)計對象的動態(tài)、實時、真實感顯示。 第三,集成塊虛擬設(shè)計場景的建立與自然、直觀的人機交互手段的實現(xiàn)是人機結(jié)合的集成塊優(yōu)化設(shè)計得以實施的保證。創(chuàng)立一種適合集成塊結(jié)構(gòu)特點和設(shè)計需求的虛擬設(shè)計環(huán)境構(gòu)成方案,建立開放式的集成塊虛擬設(shè)計環(huán)境層次模型,實現(xiàn)集成塊的三維立體圖形實時動態(tài)顯示,精確展現(xiàn)集成塊布局和孔道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形狀,實時進行集成塊上布局和集成塊內(nèi)布孔的碰撞檢測,借助孔道網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部桁架結(jié)構(gòu)虛擬漫游,在擬實的集成塊虛擬設(shè)計環(huán)境中進行自然直觀的人機交互設(shè)計,使虛擬設(shè)計場景不僅僅是設(shè)計結(jié)果的展示手段,更有效融入集成塊設(shè)計流程并成為集成塊設(shè)計的有機組成部分。 第四,深入分析集成塊優(yōu)化設(shè)計問題,建立集成塊優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,規(guī)劃集成塊優(yōu)化設(shè)計中各個典型環(huán)節(jié),討論其相互支撐關(guān)系與實現(xiàn)方法。在對基于小生境遺傳退火算法(NGSA)的優(yōu)化設(shè)計、基于人智的集成塊虛擬設(shè)計與基于功能塊的集成塊智能設(shè)計三種設(shè)計模式分析的基礎(chǔ)上,給出了虛擬環(huán)境下人機結(jié)合的集成塊智能優(yōu)化設(shè)計實現(xiàn)方式:在集成塊虛擬設(shè)計環(huán)境中,以工程數(shù)據(jù)庫為支撐,以人機結(jié)合的NGSA算法為內(nèi)核,借助布局布孔智能體的引導(dǎo),采用基于功能塊的虛擬分層設(shè)計降低設(shè)計難度,實現(xiàn)了自動設(shè)計、半自動設(shè)計與人工設(shè)計三種設(shè)計模式的結(jié)合,以及計算智能與設(shè)計人員智能在真實感虛擬設(shè)計環(huán)境中的融合,使“人”“機”在多級層面有機結(jié)合并具有可操作性。集成塊設(shè)計算例驗證了方法有效性。 第五,在上述研究基礎(chǔ)上,應(yīng)用Visual C++和OpenGL工具包,從底層開發(fā)集成塊智能虛擬設(shè)計軟件原型系統(tǒng)。詳細討論了系統(tǒng)總體架構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計、交互界面設(shè)計及系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計。最后針對典型液壓集成系統(tǒng)工程實例進行了完整設(shè)計,設(shè)計結(jié)果令人滿意,較充分的驗證了系統(tǒng)實用性及本文方法的可行性與有效性。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TH137.5;TP391.72
【部分圖文】：

液壓傳動與控制技術(shù)在機械、航空、航天、船舶、冶金、鍛壓及輕工等國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，推動著液壓技術(shù)的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)的設(shè)計與制造復(fù)雜性越來越高。液壓系統(tǒng)采用液壓元件集成配置(見圖1.1)，可以降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，簡化液壓系統(tǒng)的安裝，減少系統(tǒng)的能量損失，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，調(diào)試更加方便，同時也有利于降低制造成本，以較小的體積實現(xiàn)復(fù)雜的功能，增加現(xiàn)場添加和更改回路的柔性，利于實現(xiàn)典型液壓系統(tǒng)的集成化和標準化，因此應(yīng)用日益廣泛l’一3]。圖1.1集成式液壓系統(tǒng) Fig.1.1IntegratedHydraulieSystem圖1.2液壓集成塊Fig.l.ZHydraulieManifoldBloek圖1.3集成塊孔道網(wǎng)絡(luò) Fig.1.3NetworkinHMB液壓集成塊 (HydraulicManifoldBloeks一HMB，見圖 1.2)是集成式液壓系統(tǒng)的核心單元。液壓集成塊作為各類板式閥、插裝閥及其它附件的承裝載體，因液壓系統(tǒng)組成的非標準性和所承裝閥體及其相互連通關(guān)系的多樣性所致，其外部是各種不規(guī)則液壓元件

人連理I:大學(xué)博十學(xué)位論文緒論液壓集成塊設(shè)計問題及其研究現(xiàn)狀綜述.1.1液壓集成塊設(shè)計問題l)液壓集成塊的工程背景液壓傳動與控制技術(shù)在機械、航空、航天、船舶、冶金、鍛壓及輕工等國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，推動著液壓技術(shù)的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)的設(shè)計與制造復(fù)雜性越來越高。液壓系統(tǒng)采用液壓元件集成配置(見圖1.1)，可以降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，簡化液壓系統(tǒng)的安裝，減少系統(tǒng)的能量損失，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，調(diào)試更加方便，同時也有利于降低制造成本，以較小的體積實現(xiàn)復(fù)雜的功能，增加現(xiàn)場添加和更改回路的柔性，利于實典型液壓系統(tǒng)的集成化和標準化，因此應(yīng)用日益廣泛l’一3]。

的非標準性和所承裝閥體及其相互連通關(guān)系的多樣性所致，其外部是各種不規(guī)則液壓元件，如液壓閥、管接頭、壓力表等，在各面上的緊湊布局;其內(nèi)部是安裝孔、通油孔、工藝孔等幾十甚至上百個縱橫交錯的孔道構(gòu)成的密集、復(fù)雜的空間孔道網(wǎng)絡(luò)(見圖1.3)，并與元件的孔道相連通，按照液壓系統(tǒng)原理圖組成液壓集成回路，實現(xiàn)系統(tǒng)控制要求。液壓集成塊既是液壓件的承裝載體，又是它們油路連通的通道體，其設(shè)計直接關(guān)系到液壓系統(tǒng)的具體實現(xiàn)，是集成式液壓系統(tǒng)設(shè)計中重要的核心問題之一。(2)液壓集成塊設(shè)計流程
【引證文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李光;液壓集成塊集成化智能化設(shè)計理論與方法[D];天津大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 張艷輝;插裝閥集成塊布局和孔系優(yōu)化設(shè)計[D];燕山大學(xué);2013年

2 陳曉強;采煤機電液比例調(diào)高系統(tǒng)設(shè)計與仿真分析[D];安徽理工大學(xué);2013年

3 程煥兵;插裝閥塊參數(shù)化CAD優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];南京理工大學(xué);2014年

本文編號：2842666