基于Kuipers定性推理方法的概念设计建模与仿真.pdf

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1、·机械研究与应用·2013年第1期(第26卷，总第123期)研究与分析基于Kuipers定性推理方法的概念设计建模与仿真李姗，邓益民(宁波大学机械工程与力学学院，浙江宁波315211)摘要：概念设计是产品设计过程中最重要的一个阶段，这个阶段的产品信息通常是不精确的、模糊的、不完全的。传统的定量方法无法对其进行建模。使用定性推理方法对其建模仿真，进而对系统的行为进行预测，能为概念设计提供分析、推理和验证方法，能有效提高设计效率。在分析机械产品概念设计特性的基础上，提出使用Kuipers定性推理方法开展概念设计的建模和设计推理并以平面四杆机构为例说明其分析及推理过程，

2、证实了这一方法的有效性。关键词：概念设计；定性推理；定性仿真中图分类号：TH12文献标志码：A文章编号：1007-4414(2013)01-0023—04ModelingandsimulationofconceptualdesignbasedonKuipersqualitativereasoningmethodLiShan。DengYi—rain(Facultymechanicalengineeringandmechanics，Ningbouniversity，NingboZhejiang315211，China)Abstract：Conceptualdesign

3、isthemostcriticalstageofproductdesign．Inthisstage，thedesigninformationisusuallynotaccurate，fuzzyandnotcomplete．Withthisinformation，itisdifficulttobemodeledbyconventionalquantitativemethod．Bymodelingconceptualdesignwiththequalitativereasoningmethod，predictingthesystembehaviourcanassist

4、designanalysis，reasoningandverification，andcanimprovedesignefficiencyeffectively．Basedonanalyzingthecharacteristicsofmechanicalproductconceptualdesign，theworkonconceptualdesignmodelingandsimulationispresentedwithKuipersqualitativereason—ingmethod，whichisfollowedbyacasestudyofafour—bar

5、linkagetoillustratethewholeprocedureandalsotodemonstrateitseffectiveness．Keywords：conceptualdesign；qualitativereasoning；qualitativesimulation1引言一种模仿人的定性常识推理思维的跨领域的推理方产品的设计通常经历阐明任务、概念设计、具体法。它的主要思路是：忽略所描述问题的次要因素或设计、详细设计等几个阶段J。概念设计是在确定繁冗，忽略问题中可能出现的非精确性和不完备性，设计任务之后，对任务进行抽象化，建立系统的功能借助于规范，准

6、则和掌握其主要因素来简化对问题的结构，寻找合适的作用原理和组合等，确定出基本的描述，在此基础上，将描述问题的传统定量方法转化求解途径，得出设计方案。虽然得出的是定性的设计为对相应的定性模型进行推理和给出定性解释J。方案，但是它决定了产品的基本特征和主要框架，后通过对相关的定性推理方法的比较，笔者提出使续的设计只是把它们具体化以更符合客户需求。从用Kuipers的定性仿真思想开展概念设计建模和仿国内外学者对其从不同侧面进行研究可以看出它在真_4J。Kuipers把定性推理分成建立模型和定性仿真产品设计阶段中的重要地位。两个部分。模型建立的目的就是构造系统构件的定概念

7、设计阶段得到的产品信息大多都不精确，信性微分方程(QDE)，然后从定性微分方程出发预测息模糊。设计师根据设计经验给出初步设计方案，利系统行为。下面将结合概念设计的需要介绍Kuipers用经验知识对整个系统定性建模，通过对系统行为的定性推理过程，然后结合实例提出利用这一方法的概定性预测给出大致的设计方向，可减少重复设计次念设计建模的基本过程。数，提高设计效率，降低设计成本J。但仅靠设计师2定性推理过程的经验知识很难做到设计智能化，解决这个问题的方提高产品设计效率的关键是如何使用概念设计法是使用人工智能中的定性推理技术。定性推理是中设计人员得到的定性知识，且如何通过这

8、些定性信使