1、針對目前計算機輔助概念設計(CACD)領域的研究現狀，采用思維模擬的方法，對計算機輔助概念設計系統(tǒng)進行了研究。該文結合國家自然科學基金項目“基于演化的概念設計生物建模理論與方法研究”(No.60174037)和“基于知識進化的人機協同方案創(chuàng)新設計理論與方法研究”(No.50275013)的理論研究，針對概念設計中幾個熱點問題進行了深入地研究。 主要研究成果： 提出了思維的基本單元變異聯想的定義。對思維的本質特征以及基本思

2、維形式進行了研究，并且提出了以激勵事件為分段節(jié)點、以變異聯想為基本單元的思維過程的分段連續(xù)函數表示方法，同時提出了用變異聯想表示其它思維形式的計算模型。 提出了直覺啟發(fā)的計算模型。針對直覺思維的產生過程，采用了Hopfield神經網絡以及交叉變異等實現方法，對直覺、經驗、聯想和可視激勵之間的相互關系進行了定量的描述，建立了模擬直覺啟發(fā)的認知模型以及計算模型。最后給出了利用直覺啟發(fā)模型生成新分形圖的應用實例，計算結果表明此算法能夠

3、實現創(chuàng)新。 提出了采用直覺啟發(fā)模型進行創(chuàng)新設計的一種新方法。根據思維的突變產生直覺的觀點，給出了實現創(chuàng)新設計的多種基本運算規(guī)則，并且對Hopfield神經網絡實現聯想記憶的算法進行了改進，從而給出了利用直覺啟發(fā)模型進行創(chuàng)新設計的計算過程。最后以桌子的自動造型設計為例對此算法進行了驗證，計算結果表明此算法能夠產生創(chuàng)新。 提出了產品的設計元素的統(tǒng)一的基因表達方法，該文稱之為0-1分段基因表達方法，這種表示方法既表示了產品的功

4、能需求特征，又便于計算，并且將其應用于概念設計和創(chuàng)新設計過程中。 提出了兩種改進的遺傳算法，一種該文稱之為分段遺傳算法，這種方法采用多參數級聯編碼方法，遺傳算子采用分段交叉算子和分段互異算子，解決了產品結構概念設計的多目標優(yōu)化模型的計算問題；另一種改進的遺傳算法該文稱之為最優(yōu)蔓延遺傳算法，這種方法的特點是：(1)最優(yōu)解是一個群體。(2)優(yōu)化的目標函數表達的是一類目標。(3)遺傳運算的目的是使群體中的最優(yōu)個體逐漸擴大。(4)遺傳終

5、止條件是當群體中所有的個體都是最優(yōu)個體時，則結束循環(huán)。 提出了概念設計過程中選擇最優(yōu)結構的定量求解方法。由于概念設計中每個功能都對應著多種實現結構，哪一種結構組合更符合顧客需求，無法靠人工選擇，需要選擇合適的算法進行計算。給出了產品功能與結構、結構與結構之間的相互關系，定義了產品的相關矩陣，建立了產品結構概念設計的多目標優(yōu)化數學模型。對產品的功能、行為、結構等各種設計因素，提出了統(tǒng)一的設計因素基因表達的定義。對最優(yōu)保存簡單遺傳算

6、法進行了改進，給出了選擇最優(yōu)結構的數學計算過程。實例分析表明采用這種方法能夠實現最優(yōu)結構選擇的自動化設計，并且這種改進的遺傳算法能夠獲得很好的在線性能與離線性能。 提出了創(chuàng)新設計過程中創(chuàng)新解的適應度選擇方法。對生成進化設計方法進行了研究，此方法通過遺傳運算能夠產生創(chuàng)新設計解，但創(chuàng)新解的選擇常常通過人工選擇，這影響了計算速度，因此對創(chuàng)新解的適應度選擇問題進行了研究，得出了滿足顧客需求的適應度選擇方法。 提出了多個新的細胞遺

7、傳算子。首先對細胞遺傳算法進行了改進，給出了多種交叉算子、多種變異算子、替換算子、壓縮算子、拼貼壓縮算子、壓縮擴展算子、低維向高維擴展算子等細胞遺傳算子，然后提出了分形半乘積的定義，并應用于IFS分形的低維向高維轉換過程，最后對細胞遺傳算法在創(chuàng)新設計中的應用進行了研究。 提出了直覺啟發(fā)和遺傳算法相結合的變異設計方法。給出了三種結合方法，第一種是將直覺啟發(fā)模型中的聯想記憶過程轉換成優(yōu)化過程，再通過遺傳算法進行優(yōu)化計算；第二種方法是

8、將遺傳運算生成的個體作為直覺啟發(fā)模型的經驗學習樣本，從而生成創(chuàng)新解；第三種方法是首先采用蔓延遺傳算法得出最優(yōu)結構類群體，再用直覺啟發(fā)模型代替人腦選擇最優(yōu)解，最后對此算法進行了實例驗證。 提出了基于遺傳算法的概念設計的系統(tǒng)實現方法，形成了產品創(chuàng)新設計生成系統(tǒng)以及滿足客戶個性化需求的創(chuàng)新解的選擇系統(tǒng)。通過形成VB數據庫管理軟件系統(tǒng)，實現了滿足客戶需求的結構選擇系統(tǒng)和生成進化設計系統(tǒng)以及創(chuàng)新解的自動選擇系統(tǒng)。進一步驗證了該文提出的理論