智能設計關鍵技術的研究及其在甘蔗收獲機械中的應用.pdf

1、我國是甘蔗種植和產(chǎn)糖大國，研發(fā)甘蔗聯(lián)合收獲機械，實現(xiàn)甘蔗收獲機械化對于提高甘蔗收獲生產(chǎn)率、降低蔗糖生產(chǎn)成本、提升我國蔗糖的國際競爭力具有重要的實用價值和戰(zhàn)略意義。在甘蔗收獲機械的設計過程，不僅需要大量的領域知識，而且需要很強的求解問題的技巧。將智能設計技術引入到產(chǎn)品設計中，既有利于提高設計自動化與智能化的水平，又有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。因此本文結合人工智能技術探討并構建基于知識的甘蔗收獲機械智能設計系統(tǒng)，圍繞智能

2、設計的若干關鍵技術進行分析研究，并將這些技術應用到甘蔗收獲機械產(chǎn)品的智能化設計中。論文主要采用模糊理論對仿真分析與試驗數(shù)據(jù)進行處理，為實現(xiàn)性能分析與評價的智能化提供經(jīng)驗性知識，在此基礎上運用神經(jīng)網(wǎng)絡技術從分析與試驗數(shù)據(jù)中獲取隱式知識，實現(xiàn)對知識的聯(lián)想、推理等高效運用，同時運用粗集理論對經(jīng)驗性知識進行約簡，從而找出對決策信息具有重要影響的屬性，以及隱含在仿真分析與試驗結果中的專家級設計知識。結合以上技術，構建了甘蔗收獲機械智能設計系統(tǒng)，從

3、而為甘蔗收獲機械的方案設計、性能分析提供有效的工具。 論文研究的主要內(nèi)容如下： 1) 根據(jù)甘蔗收獲機械現(xiàn)有的研究成果，以及甘蔗收獲機械產(chǎn)品的智能設計流程，詳細分析了智能系統(tǒng)的總體設計思想。在此基礎上，提出了甘蔗收獲機械智能設計系統(tǒng)的體系結構，將其分為設計型專家系統(tǒng)、工程分析及性能評價三大模塊，從而實現(xiàn)設計方案的選擇、方案的仿真驗證分析及性能評價等。 2) 知識是實現(xiàn)智能化的核心，為了獲取有關產(chǎn)品設計分析、性能評價

4、的經(jīng)驗性知識，結合虛擬正交試驗與物理試驗等方法，對甘蔗收獲機械性能進行分析與測試。同時根據(jù)虛擬分析數(shù)據(jù)與試驗結果的特點，引入了模糊理論方法，采用模糊綜合評價方法對性能進行綜合評價，并形成模糊規(guī)則，通過對模糊規(guī)則的邏輯運算實現(xiàn)對性能的評價與分析。 3) 為了減少性能試驗研究成本，同時有效地獲取隱含在數(shù)值計算數(shù)據(jù)、試驗數(shù)據(jù)中的隱式知識，引入了神經(jīng)網(wǎng)絡方法。通過對神經(jīng)網(wǎng)絡反復訓練，利用反映輸入與輸出模式對的內(nèi)在規(guī)律的連接權建立了試驗條

5、件與結果的非線性方程。根據(jù)基于神經(jīng)網(wǎng)絡的非線性方程，系統(tǒng)可對新的設計條件作出快速的響應。同時將知識表達在網(wǎng)絡的連接權與閥值中，實現(xiàn)了對知識聯(lián)想、推理的高效運用。 4) 為了克服神經(jīng)網(wǎng)絡對存儲在其連接權與閥值中的知識難以進行描述，對其推理過程難以理解等缺點，提出了采用粗集理論方法從仿真分析與實驗測試結果中識別和提取出潛在的知識，揭示出蘊涵在這些數(shù)據(jù)背后的內(nèi)在規(guī)律。通過基于粗集理論的屬性約簡與值約簡，在簡化決策表的同時，找出對決策信