modern design REVIEW.pptx

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1、现 代 设 计 方 法宁夏大学 机械工程学院朱学军Modern Design MethodologyREVIEW第一章 绪论1.1.从传统设计到现代设计从传统设计到现代设计自动设计综合而言 综合而言:手工设计 静态设计 动态设计 安全设计 优化设计并行设计 串行设计 定性设计 定量设计人类设计经历的阶段直觉设计阶段经验设计阶段半理论半经验设计阶段2.2.现代设计的主要特点现代设计的主要特点 系统性:2种体系,即:设计方法学、创造性设计法。社会性：面向市场、面向社会解决产品生命周期中的问题。创造性：发散思维、激励创新，获取最优方案，改变品质。最优化：规划建模，选择方法，定性、定量地寻求最优解。动

2、态化：多变量、离散化的可靠性设计，逼近实际工况。宜人性：内在品质实用性与外观质量的艺术性相结合。智能化：信息的综合运用，高智能化的产品。仿人、仿生 CA化：CAD、CAPP、CAM、CAE、PDM CIMS 第一章 绪论3.3.机械产品设计机械产品设计1 1）现代机械 现代机械信息网络协调、控制动力学任务机电一体化伺服系统Servo system:a kind of automatic control system,which can be used to control displacement or angle of a machine.第一章 绪论3.3.机械产品设计机械产品设计第一章

3、绪论2 2）设计类型：）设计类型：开发性设计 适应性设计 变型设计3 3）机械产品的设计过程：）机械产品的设计过程：五个阶段产品规划(概念设计)总体方案设计结构技术设计生产施工设计(工艺设计)改进设计第一章 绪论4.4.价值工程（价值工程（VEVE）定义：力求以最低寿命周期费用，可靠地实现产品或作业的必要功能，籍以提高其价值，是着重于功能研究的、有组织的活动。中心：功能分析是核心；创造是关键；信息是基础物品的用途、功用，即性能和机能。价值工程追求的是用户所需的必要功能。功能：C=C1+C2（C：寿命周期成本；C1：生产成本；C2：使用成本）寿命周期成本：第一章 绪论5.5.并行工程（并行工程（

4、Concurrent Engineering CEConcurrent Engineering CE）定义：1988年，美国国防部防卫分析研究所（IDA）发表R338 报告：并 并行 行工 工程 程（CE CE）是 是对 对产 产品 品及 及其 其相 相关 关过 过程 程（包 包括 括制 制造 造过 过程 程和 和支 支持 持过 过程 程）进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。）进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。这种工作模式力图使开发者从一开始就考虑到产品全生命周期（从概念形成到产品报废）中所有的因素，包括质量、成本、进度与用户需求。注：支持过程 包括对制造过程的支持（原材料的

5、获取,中间产品的库存，工艺过程设计，生产计划制定）和使用过程的支持（产品销售，使用维护，售后服务，产品报废后的处理）CE的核心是产品及其相关过程（加工工艺、装配、检测、质量控制、销售、售后服务）设计的集成。各活动间的关系可归纳为：串行依赖、并行独立、交互耦合。基本特征主要技术特点 产品开发过程的并行重组 支持并行设计的群组工作方式 统一的产品信息模型 基于时间的决策 分布式的软、硬环境 开放式的系统界面 缩短新产品开发周期4060%；提高设计质量（早期生产中工程变更次数减小一半以上，产品报废及反复工作减小75%）；制造成本下降3040%。CE的效益5.5.并行工程（并行工程（Concurren

6、t Engineering CEConcurrent Engineering CE）第二章 设计方法学1.1.主要研究内容 主要研究内容 设计方法学是用系统观点研究产品的一般设计进程、设计规律、设计思维、工作方法、设计工具的综合性学科。对具体的产品设计而言，具有方法论的性质。目的是指导设计师应用先进的设计方法开发、创新，设计出高性价比的产品。2.2.主要研究对象 主要研究对象设计对象：能够实现一定技术过程的技术系统。设计进程：设定技术过程、划定技术系统边界、功能分解及求解。设计评价：多目标优化规划最佳设计方案的确定。设计思维：激发、培养创新思维的能力和方法。设计工具：信息集约 Database

7、，调用、参考。现代设计理论和方法应用：完善方法论，推广、应用。第二章 设计方法学3.3.技术系统的一般性定义 技术系统的一般性定义技术系统：针对作业对象,完成某种技术过程的支持系统。作业对象：物料(Materiel)、能量(Energy)、信息(Information)。举例：坯料是作业对象；加工中心是技术系统；加工是技术过程。4.4.技术过程的确定；技术过程的确定；5 Steps 5 Steps分析作业对象及其转换要求；分析实现转换的工作原理；明确实现技术过程的环境和约束条件；明确主要技术过程和其他辅助过程；划定技术系统的边界（工作范围）。第二章 设计方法学5.5.技术系统的功能单元 技术系

8、统的功能单元技术系统所具有的功能，是完成技术过程的根本特性。作业单元：转换的实现；控制单元：采集、处理并输出控制信息；动力单元：能量的转换、传递、分配；检测单元：反馈信息；结构单元：系统各部分的联接、支承。6.6.其他环节 其他环节信息集约：产品生命周期相关环节所需信息的集成、分配、共享；调研预测：市场、技术、社会环境、企业内部；设计可行的依据；可行性报告：系统化产品设计的初步开发依据。第二章 设计方法学7.7.典型系统化设计的综合过程 典型系统化设计的综合过程并行设计组技术、经济社会目标评价最优方案信息集约调研预测可行性报告功能分析功能元求解方案综合组合方案第三章 优化设计1.1.最优化与优

9、化设计 最优化与优化设计 最优化的概念 使问题的解决在一定程度上达到无可争议的完善化。优化设计 以计算机为工具，运用数学规划理论寻求复杂设计问题最佳方案 的现代设计方法。优化设计的主要内容 分析对象，建立正确的数学模型；选择适当的优化方法，应用计算机求解。第三章 优化设计 构成模型的三大要素：设计变量：在设计过程中需不断修正、一直处于变化状态 的基本参数，直接决定设计质量。约束条件：一个可行设计必须满足的限制条件。按性质分为：性能约束；侧面约束（边界约束）按表达式分为：等式约束；不等式约束 目标函数：使设计得以优化的函数，又称评价函数。2.2.优化设计的数学模型 优化设计的数学模型第三章 优化

10、设计3.3.求解优化设计问题的基本方法 求解优化设计问题的基本方法4.4.优化设计的迭代终止准则 优化设计的迭代终止准则 解析解法：利用微分或变分法求解精确理论解 数值解法：利用数学规划理论求解 中心思想：搜索，迭代，逼近 迭代公式：近似解第三章 优化设计5.5.偏导数、方向导数、梯度 偏导数、方向导数、梯度 偏导数（；）：是目标函数沿某一坐标轴方向函数值的变化率。方向导数（）：是目标函数在设计空间任意点p处，沿任意方向S的函数值变化率。梯度（）：是由目标函数一阶偏导数组成的列向量；是等值线上某点处法线方向，也是方向导数取最大值的方向；是目标函数值变化最快的方向。第三章 优化设计5.5.偏导数

11、、方向导数、梯度 偏导数、方向导数、梯度 梯度、方向导数的关系 示例：求 在 处 的梯度和方向导数的最大值。第三章 优化设计6.6.无约束求取极值的充要条件 无约束求取极值的充要条件 必要条件：充分条件：正定即：要求HESSIAN 矩阵的行列式，各阶主子式的值大于零。例：求的极小值。正定 且故第三章 优化设计7.7.凸集、凸函数和凸规划 凸集、凸函数和凸规划 定义：对任意的一个集合R，若 且有 时，等式，则称R为一凸集。几何意义：任意集合R中，若任意两点连线上的所有元素均属于 集合R，则称R 为一凸集。凸集：第三章 优化设计7.7.凸集、凸函数和凸规划 凸集、凸函数和凸规划 函数凸性的判断：利

12、用不等式判断：若Rn为凸集，有任意的x1 Rn，x2 Rn，且不等式恒成立，则f(x)是定义在Rn上的凸函数。若 成立，则f(x)是严格凸函数。利用Hessian矩阵判断：若Rn为凸集，f(x)具有连续二阶偏导数，且H(x)半正定（即:H(x)各阶主子式的值均大于等于0），则f(x)是定义在Rn上的凸函数。若Hessian矩阵H(x)正定（即H(x)各阶主子式的值均大于0），则f(x)是定义在Rn上的严格凸函数。第三章 优化设计 例：试判断是否为凸函数，其中7.7.凸集、凸函数和凸规划 凸集、凸函数和凸规划凸规划：目标函数、约束函数都是定义在凸集上的凸函数，该优化规划称为凸规划。凸规划的任一局

13、部最优解即为全局最优解。第三章 优化设计8.8.区间消去法原理：区间消去法原理：确定搜索区间的确定搜索区间的外推法外推法一维搜索方法：试探法（0.618法）、插值法（二次）第三章 优化设计9.9.（一阶）梯度法：（一阶）梯度法：最速下降法 最速下降法第三章 优化设计10.10.共轭梯度法 共轭梯度法1）共轭方向的基本性质2）共轭梯度法的主要特点第三章 优化设计11.Newton 11.Newton 法：对二次型函数一次收敛法：对二次型函数一次收敛算法步骤第三章 优化设计12.12.变尺度法：拟变尺度法：拟Newton Newton 法法第三章 优化设计13.13.复合形法复合形法基本思想：基本

14、思想：在可行域中，构造具有 在可行域中，构造具有k k个顶点的复合形（个顶点的复合形（）通过顶点函数值的比较，采用 通过顶点函数值的比较，采用反射、延伸、收缩、压缩 反射、延伸、收缩、压缩等搜索策略，等搜索策略，改变复合形的形状，逼近约束最优解。改变复合形的形状，逼近约束最优解。算法特点：算法特点：是单纯形发的扩展，适用于不等式约束下的优化规划求解；是单纯形发的扩展，适用于不等式约束下的优化规划求解；属于直接算法；仅利用顶点函数值的信息进行寻优，算法简单；属于直接算法；仅利用顶点函数值的信息进行寻优，算法简单；不需要进行一维搜索，存储量少，收敛速度较慢；不需要进行一维搜索，存储量少，收敛速度较

15、慢；第三章 优化设计14.14.罚函数法罚函数法 将有约束优化问题转化为一系列无约束优化问题进行求解。（Sequential Unconstrained Minimization Technique-SUMT）算法思想：算法类型：q 外点法（外惩法）q 内点法（内惩法）第四章 可靠性设计一、相关基础概念一、相关基础概念1.可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。环境约束温度、介质、负载时变随机事件技术指标精度、稳定性2.可靠度：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。是产品可靠性的概率度量：Reliability第四章 可靠性设计一、相关基础概念一、相关基础

16、概念3.可靠性设计的特点由设计决定产品固有的可靠度（R的分配、预测）将设计变量视为随机变量并用分布函数进行描述、计算以强度大于应力法则来度量可靠性指标用安全度或失效率定量描述产品的可靠性第四章 可靠性设计4.失效率：(t)失效率曲线与失效类型（1）早期失效期为递减型。主要由于设计、制造、贮存、运输等形成的缺陷，以及调试、起动不当等人为因素造成。使产品失效率达到偶然失效期的时间t0称为交付使用点。（2）偶然失效期为恒定型。主要由非预期的过载、误操作、偶然因素所造成。偶然失效期是能有效工作的时期，称为有效寿命。（3）耗损失效期，失效率是递增型。是由产品已经老化、疲劳、磨损、蠕变、腐蚀等所谓有耗损的

17、原因所引起的，故称为耗损失效期。第四章 可靠性设计5.平均寿命：Mean Life 一批产品从投入运行到发生失效的平均工作时间。MTTF：不可修复产品；从开始使用到发生失效的平均时间 MTBF：可修复产品；相邻两次故障间工作时间的平均时间6.维修度：Maintain ability 规定条件下使用的产品，在规定时间内按规定程序和方法维修，保持或恢复到规定功能状态的概率。7.有效度：Availability 可修复产品，维持其功能在正常工作状态的概率。第四章 可靠性设计二、常用分布函数：二、常用分布函数：指数分布 当 时，产品寿命的密度函数 其分布函数F(t)与可靠度R(t)分布为 这个分布函数

18、为指数分布，它的数学期望（即：均值）为：结论：若产品寿命服从指数分布，其平均寿命为失效率的倒数第四章 可靠性设计三、应力三、应力-强度干涉模型强度干涉模型0应力-强度干涉模型 g()f()f()g()干涉区第四章 可靠性设计四、可靠度计算四、可靠度计算o 现考虑整个应力区间内的情况，有强度大于 应力的概率（可靠度）为o 当已知应力和强度的概率密度函数时，根据 以上表达式即可求得可靠度。若强度、应力符合正态分布若强度、应力符合正态分布 N(,)N(,)联结方程 联结方程第四章 可靠性设计四、可靠度计算四、可靠度计算结论：零件的安全度由可靠度和平均安全系数综合表征。结论：零件的安全度由可靠度和平均

19、安全系数综合表征。例：例：某发动机零件，其强度、应力服从正态分布，即：某发动机零件，其强度、应力服从正态分布，即：=N=N（820 820，80 80），），=N=N（350 350，40 40），单位为），单位为Mpa Mpa，试求该零件的安全度。，试求该零件的安全度。解：解：可靠性系数 可靠性系数查表可知：查表可知：此外，零件的平均安全系数：此外，零件的平均安全系数：有：有：第四章 可靠性设计五、系统的可靠性预测五、系统的可靠性预测 根据串联系统的定义及逻辑框图，其数学模型为：式中 Rs(t)系统的可靠度；Ri(t)第i个单元的可靠度。(一)串联系统的可靠度计算 组成系统的所有单元中任一单

20、元的故障就会导致整个系统故障的系统称串联系统。它属于非贮备可靠性模型，其逻辑框图如图所示。1 2 3 n第四章 可靠性设计 若各单元的寿命分布均为指数分布，即 式中 s 系统的故障率；i 各单元的故障率。例：由4个单元串联组成的系统，单元的可靠度分别为：RA=0.9 RB=0.8 RC=0.7 RD=0.6,求系统的可靠度 RS RS=0.9 0.80.70.6=0.3024第四章 可靠性设计五、系统的可靠性预测五、系统的可靠性预测纯并联系统可靠度：RS=1(1Ri)=1(10.9)=10.1=0.999 2/3表决系统可靠度为：RS=3R 2R=3 0.9=0.972 一般公式：n中取k系统

21、的可靠度可按二项式分布计算 R(t)=Pn(i)=Cni Ri Fn-i第四章 可靠性设计六、故障树分析 故障树是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图，它用事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系。“底事件”是导致其故障的原因事件，位于所讨论故障树底端。“结果事件”是由其它事件或事件组合所导致的事件。它总是位于某个逻辑门的输出端。故障树的建立步骤：1）熟悉并分析对象；2）选定顶事件；3）故障树的构造与简化；4）计算分析；5）评价改进。第四章 可靠性设计六、故障树的定性分析六、故障树的定性分析 目的 寻找顶事件的原因事件及原因事件的组合（最小割集）发现潜在的故障发现设计的薄弱环

22、节，以便改进设计指导故障诊断，改进使用和维修方案 割集、最小割集概念割集：故障树中一些底事件的集合，当这些底事件同时发生时，顶事件必然发生；最小割集：若将割集中所含的底事件任意去掉一个就不再成为割集。第四章 可靠性设计 可靠性和可靠度的基本概念：三个规定；能力；概率 可靠性设计的特点：4个方面 指数分布：偶然失效期内，平均寿命是失效率的倒数。应力-强度干涉模型:广义概念 零部件可靠度计算:正态分布；联结方程求解 统计指标：可靠度、累计失效概率、失效率、平均寿命 系统可靠性预测:串联、并联、表决系统可靠度计算 故障树分析:故障树、最小割集、最小路集的概念 故障树分析:故障树的定性分析和定量计算第

23、五章 有限元法一、有限元法的应用：一、有限元法的应用：工程领域工程领域1.1.平衡或稳态问题平衡或稳态问题 就机械设计而言就机械设计而言,主要是主要是应力集中问题应力集中问题，如压力容器、复合，如压力容器、复合材料、联动机构和齿轮的应力分析（材料、联动机构和齿轮的应力分析（P89P89之图之图5-35-3：轮齿：轮齿）2.2.特征值问题特征值问题 是指结构的自然频率、振型以及稳定性等问题（是指结构的自然频率、振型以及稳定性等问题（P89 P89 之图之图5-5-44：汽轮机叶片自振特性分析：汽轮机叶片自振特性分析）3.3.瞬态问题瞬态问题 是指动载荷作用下的断裂、应力波传播、结构对非周期性是指

24、动载荷作用下的断裂、应力波传播、结构对非周期性载荷的响应等（载荷的响应等（P89 P89 之图之图5-55-5：流体的流线分布：流体的流线分布）二、二、FEMFEM的基本步骤的基本步骤3.3.确定单元刚度系数，建立单元平衡方程确定单元刚度系数，建立单元平衡方程4.4.集成总体平衡方程集成总体平衡方程5.5.计入边界条件，解方程计入边界条件，解方程6.6.后处理计算：后处理计算：依据结点场变量的解，计算其他相关变量。依据结点场变量的解，计算其他相关变量。1.1.单元划分：单元划分：依据基本场变量与坐标的关系，依据基本场变量与坐标的关系，选择合适的单元选择合适的单元，将求解，将求解域域离散离散成为

25、仅靠结点相联接的成为仅靠结点相联接的有限个单元体有限个单元体。2.2.确定插值函数（形函数）确定插值函数（形函数）：形函数矩阵，与单元形状和插值形式有关形函数矩阵，与单元形状和插值形式有关 形函数矩阵分量的数目应与单元的结点自由度数相同。形函数矩阵分量的数目应与单元的结点自由度数相同。三、三、总刚度矩阵的特性总刚度矩阵的特性3.3.奇异性：奇异性：计入边界条件前，计入边界条件前，KK为奇异矩阵。为奇异矩阵。1.1.对称性：对称性：4.4.对角线元素对角线元素KKijij为正。为正。2.2.稀疏性：稀疏性：非零元素呈带状分布非零元素呈带状分布带宽B=（相邻节点号的最大差值D+1）*2第五章 有限

26、元法四四.前置处理前置处理 前置处理是在用有限元法进行结构分析之前，按所使用的单元类型对结构进行剖分；根据要求对结点进行顺序编号；输入单元特性及结点坐标；生成网格图象并显示。五后置处理五后置处理（1）数据输出：将结点位移、单元应力按用户的要求输出规格化的数据文件。（2）图形显示：包括有限元网格图、结构变形图、等值线图以及振型图等。第五章 有限元法 有限元法的应用领域：平衡或稳态、特征值、瞬态问题 单元刚度系数的概念；整体刚度矩阵的特点（4个）FEM的基本求解步骤（6 steps）带宽的概念与简单应用（P110 5-3）有限元软件：前处理的主要功能 形函数的概念与特点（2个）有限元软件:后处理的

27、主要内容第六章 机械动态设计一、机理建模（一、机理建模（有限元法有限元法）1.1.基本思想基本思想结构离散化 虚功移置、最小势能原理 单元动力方程公共结点位移相同 组集系统动力方程 引入边界条件系统动态数学模型2.2.单元动力学方程的建立单元动力学方程的建立虚功移置：原载荷与结点载荷在任意虚位移上所做的功相等最小势能：所有可能位移场中，真实位移场的总势能最小第六章 机械动态设计3.3.整体结构动力学方程的建立整体结构动力学方程的建立基础：单元动力学方程的转换与组集。坐标转换：局部坐标系局部坐标系转换为整体坐标系，整体坐标系，方向余弦矩阵码转换：局部码局部码转换为总码总码4.4.边界条件处理：边

28、界条件处理：消除刚度矩阵的奇异性消除刚度矩阵的奇异性5.5.特征值问题的求解：特征值问题的求解：机械结构固有频率和振型的获取机械结构固有频率和振型的获取结构特征值，可获取不同阶次的固有频率反映结构按某固有频率振动时的空间形态，振型、模态第六章 机械动态设计脉冲激励测验（锤击试验）FrequencyDistanceAmplitudeBeam一阶模态二阶模态三阶模态ForceForceForceForceForceForceForceForceForceForceForce方法:Response measured at one point（在一点测试响应）Excitation of the str

29、ucture at a number of points（用带传感器的锤头在不同的点激励）Frequency Domain Viewv 确定结构的模态v 计算激励点和测点的频响函数ForceModal Domain ViewAcceleration第七章 计算机辅助设计1.CAD1.CAD的特点的特点第七章 计算机辅助设计2.CAD2.CAD的发展趋势的发展趋势 参数化 智能化 三维化 集成化 网络化 标准化 硬件硬件大型主机智能终端小型机（TurnKey System）工作站微机网络化 软件软件线框系统曲线曲面造型实体造型技术参数化特征造型变量化创新协同设计模块化，专业分工PLM：产品生命周

30、期管理 第七章 计算机辅助设计3.3.软件组成软件组成 满足需要 模块化 易用性 开放性 二次开发能力 文件接口丰富 常用外设支持 公司背景 技术支持应用软件系统软件第七章 计算机辅助设计4.4.数据结构（数据结构（DatabaseDatabase内数据的组织方式内数据的组织方式）11）层次型）层次型描述零部件各参数之间的耦合关系；树型组织结构；一对多。22）网络型）网络型多对多；层次型数据结构是网络型的特例。33）关系型）关系型用集合论中的n维数组表示 数据存储方式：数据存储方式：顺序存储、链式存储。第七章 计算机辅助设计5.5.数据库与工程数据库系统数据库与工程数据库系统11）Databa

31、seDatabase系统的特点系统的特点数据共享；数据存储结构化；数据的独立性；数据保护。22）DBMSDBMS是DBS的核心，是用户与数据库之间的接口。帮助用户建立、使用和维护数据库；实现对数据库的安全性、完整性、并发性控制。第七章 计算机辅助设计5.5.数据库与工程数据库系统数据库与工程数据库系统33）工程数据库系统）工程数据库系统工程数据分析管理型数据：数据间关系分明、数据相对稳定、语义一致；设计型数据：数据呈动态；语义不完全一致；图形数据：动态数据；设计过程中急剧增加；各类软件包：数据具有独立性，必要时可以被激活。EDBMS的特点数据类型的多样性；数据模型的复杂性；数据的动态性；交互式

32、操作方式（OOP）第七章 计算机辅助设计6.6.图形处理基础图形处理基础 图形输出的基础：屏幕显示、硬拷贝 基本图素：矢量图素、像素图素 坐标系统：世界坐标系、设备坐标系、NDC 窗口：用户坐标系中定义的确定显示内容的区域 视区：设备坐标系中定义的矩形区域，输出窗口图形 二维图形的裁剪：逐点比较法、双边裁剪法第七章 计算机辅助设计7.7.二维齐次变换矩阵二维齐次变换矩阵第八章 人工神经元计算 ANN是由神经元广泛互连构成的常用的有以下几种：(1)前向网络：前向网络又称为前馈网络。(2)神经元分层排列，分别组成输入层、中间层和输出层。每一层神经元只接收来自前一层神经元的输入。输入信息经各层变换后

33、，最终在输出层输出。1.ANN1.ANN分类分类第八章 人工神经元计算2.ANN2.ANN的主要特征的主要特征(1)能较好地模拟人的形象思维。(2)具有大规模并行协同处理能力。(3)具有较强的容错能力和联想能力。3.3.主要学习方法主要学习方法(1)有导师学习（Supervised Learning）(2)无导师学习(Unsupervised Learning)(3)强化学习(Reinforcement Learning)第八章 人工神经元计算4.4.人工神经元的学习规则人工神经元的学习规则(1)误差纠正学习(2)Hebb学习规则(3)竞争学习5.5.人工神经原计算的特点人工神经原计算的特点(

34、1)样本学习(2)分布式联想记忆(3)容错性与自协调功能第八章 人工神经元计算6.BP网络建模特点非线性映照能力：神经网络能以任意精度逼近任何非线性连续函数。在建模过程中的许多问题正是具有高度的非线性。并行分布处理方式：在神经网络中信息是分布储存和并行处理的，这使它具有很强的容错性和很快的处理速度。自学习和自适应能力：神经网络在训练时，能从输入、输出的数据中提取出规律性的知识，记忆于网络的权值中，并具有泛化能力数据融合的能力：神经网络可以同时处理定量信息和定性信息，因此它可以利用传统的数值运算和人工智能技术（符号处理）。多变量系统：神经网络的输入和输出变量的数目是任意的，不必考虑各子系统间的解

35、耦问题。第九章 遗传算法（1）参数搜索转化为编码搜索；参数搜索转化为编码搜索；（2）多点并行寻优，全局搜索；多点并行寻优，全局搜索；（3）通过目标函数计算适配值，无需其他辅助信息；通过目标函数计算适配值，无需其他辅助信息；（44）概率确定寻优规则，高效启发式搜索；）概率确定寻优规则，高效启发式搜索；（5）适用于大规模、非线性复杂规划的求解。适用于大规模、非线性复杂规划的求解。1.1.遗传算法的主要特点遗传算法的主要特点第九章 遗传算法2.SGA2.SGA 基本遗传算法（Simple Genetic Algorithms，简称SGA，又称简单遗传算法或标准遗传算法），由Goldberg总结、是其

36、它遗传算法的雏形和基础。（11）编码（产生初始种群）编码（产生初始种群）（22）适应度函数）适应度函数（33）遗传算子（选择、交叉、变异）遗传算子（选择、交叉、变异）（44）运行参数）运行参数第十章 智能工程1.1.智能工程的原则智能工程的原则 开放性 透明性 继承性 集成性接口智能化便于信息交换软件-用户解释、帮助功能元知识继承、提纯多知识多领域的结合第十章 智能工程2.IE2.IE、AIAI、ESES的区别与联系的区别与联系IE：应用向导的工程学科 面向实际问题求解；知识的操作、控制，接口与协调管理功能至关重要。AI：理论研究导向 智能活动过程的机理；仿人、仿生；模型、算法；收敛速度、精度

37、。ES：专业领域应用 IE的基础；具体问题的决策与解答。第十章 智能工程3.3.什么是专家系统什么是专家系统专家系统专家系统(Expert System(Expert System，ES)ES)就是能像人类专家一样解决就是能像人类专家一样解决困难、复杂的实际问题的计算机困难、复杂的实际问题的计算机(软件软件)系统。系统。专家系统的四个要素：专家系统的四个要素：(1)(1)应用于某专门领域。应用于某专门领域。(2)(2)拥有专家级知识。拥有专家级知识。(3)(3)能模拟专家的思维。能模拟专家的思维。(4)(4)能达到专家级水平。能达到专家级水平。第十章 智能工程4.4.专家系统的结构专家系统的结构 1）知识库(Knowledge Base,KB)2）推理机(Inference Engine,IE)3）动态数据库 4）人机界面5）解释模块 6）知识库管理系统 专家系统的概念结构