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Decomposition Method of Complex Optimization Model Based on Global Sensitivity Analysis

Chinese Journal of Mechanical Engineering 2014年第4期27卷 722-729页

作者： qiu qingying LI Bing FENG Peien GAO Yu State Key Laboratory of CAD&CG Zhejiang University

The current research of the decomposition methods of complex optimization model is mostly based on the principle of disciplines, problems or components. However, numerous coupling variables will appear among the sub-models decomposed, thereby make the efficiency of decomposed optimization low and the effect poor. Though some collaborative optimization methods are proposed to process the coupling variables, there lacks the original strategy planning to reduce the coupling degree among the decomposed sub-models when we start decomposing a complex optimization model. Therefore, this paper proposes a decomposition method based on the global sensitivity information. In this method, the complex optimization model is decomposed based on the principle of minimizing the sensitivity sum between the design functions and design variables among different sub-models. The design functions and design variables, which are sensitive to each other, will be assigned to the same sub-models as much as possible to reduce the impacts to other sub-models caused by the changing of coupling variables in one sub-model. Two different collaborative optimization models of a gear reducer are built up separately in the multidisciplinary design optimization software iSIGHT, the optimized results turned out that the decomposition method proposed in this paper has less analysis times and increases the computational efficiency by 29.6%. This new decomposition method is also successfully applied in the complex optimization problem of hydraulic excavator working devices, which shows the proposed research can reduce the mutual coupling degree between sub-models. This research proposes a decomposition method based on the global sensitivity information, which makes the linkages least among sub-models after decomposition, and provides reference for decomposing complex optimization models and has practical engineering significance.

关键词： multidisciplinary design optimization collaborative optimization sensitivity analysis coupled factorization iSIGHT

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基于国际专利分类表知识社团发现和重组的功能创新策略

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机械工程学报 2016年第23期52卷 43-49页

作者：邱清盈冀瑜冯培恩浙江大学CAD&CG国家重点实验室杭州310027 中国计量大学知识产权学院杭州310018

提出从国际专利分类表(International patent classification,IPC)中发现功能知识社团并进行功能创新的方法。通过从IPC中提取并分析功能动词的共现关系,构建功能动词共现网络。选用Newman贪婪算法(CNM算法)对功能动词共现网络进行社团... 详细信息

提出从国际专利分类表(International patent classification,IPC)中发现功能知识社团并进行功能创新的方法。通过从IPC中提取并分析功能动词的共现关系,构建功能动词共现网络。选用Newman贪婪算法(CNM算法)对功能动词共现网络进行社团发现,归纳了网络节点之间的4种典型拓扑关系,对社团内部和跨社团的节点之间的拓扑关系进行分析。根据功能动词节点连接的拓扑特征定义了4种类型的功能中介节点,对应提出4条重组相关社团节点的策略,以实现产品功能创新。作为应用实例,从IPC所有条目中提取与排水和干燥共现的功能动词,构建了85个节点的功能动词共现网络,成功地发明了一种利用排水能量供电的亮度可调的管道照明系统。

关键词：国际专利分类表功能动词共现网络社团发现和重组功能创新

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机械剩余使用寿命预测模型的增量学习方法

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计算机集成制造系统 2024年第4期30卷 1397-1407页

作者：董家欢邱清盈管成浙江大学机械设计研究所浙江杭州310027

机械剩余使用寿命预测模型依据设备状态监测数据样本进行寿命预测,当样本模式发生变化时,基于原模式样本训练好的模型在新模式样本上的预测表现往往较差。为使模型保留对原模式样本的处理能力,同时拓展出针对新模式样本的处理能力,提出... 详细信息

机械剩余使用寿命预测模型依据设备状态监测数据样本进行寿命预测,当样本模式发生变化时,基于原模式样本训练好的模型在新模式样本上的预测表现往往较差。为使模型保留对原模式样本的处理能力,同时拓展出针对新模式样本的处理能力,提出了3种增量学习方法:第一种方法使用新模式样本与原模式样本的标签值构建损失函数;第二种方法在第一种方法基础上增加了模型参数初始化步骤;第三种方法在第一种方法的损失函数中增加了表示当前模型与原模型参数分布差异的正则化项。在涡扇发动机数据集上进行了不同学习方法的对比实验,结果表明所提方法实现了增量学习的目标,其中第三种方法在模型预测准确度和模型训练时长两方面取得了最优的综合表现。

关键词：剩余使用寿命涡扇发动机深度学习增量学习

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基于Nash均衡的多学科设计优化求解方法

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农业机械学报 2008年第1期39卷 126-128,141页

作者：赵健冬邱清盈冯培恩浙江大学机械与能源工程学院

结合Nash均衡理论,把各学科的设计目标作为博弈方,提出了一种易于解决冲突的多学科设计优化求解方法。各个学科可以采用不同的优化方法,并行地进行优化和设计;无系统协调模型,各个学科之间的信息交互简单。用实例证明了方法的有效性。

关键词：多学科设计优化方法 Nash均衡挖掘机工作装置

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专利设计知识的创新性评估方法及其在创新设计中的应用

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机械工程学报 2012年第11期48卷 39-45页

作者：邱清盈薛驰冯培恩邓坤浙江大学CAD&CG国家重点实验室杭州310027

专利中蕴含了丰富的设计知识,不同专利设计知识对创新设计的价值不同,对专利设计知识进行合理量化评估能快速有效地帮助设计人员进行创新设计。根据专利方案设计知识的特点,采用动词和名词分别代表专利中的原理设计知识和结构设计知识... 详细信息

专利中蕴含了丰富的设计知识,不同专利设计知识对创新设计的价值不同,对专利设计知识进行合理量化评估能快速有效地帮助设计人员进行创新设计。根据专利方案设计知识的特点,采用动词和名词分别代表专利中的原理设计知识和结构设计知识。通过引入信息熵的概念,提出专利设计知识的新颖度和相容度的量化计算方法。结合形态学分析方法,建立面向复合功能的专利组合方案设计知识创新性优化评估模型。以具有自锁功能的直线驱动机构创新设计为例说明基于形态学矩阵的创新设计过程。对比分析专利数量和设计知识词汇集数量对组合方案创新性评估结果的影响,验证了提出的新颖度和相容度的量化计算方法以及组合方案创新性评估模型的可行性和实用性。

关键词：专利设计知识形态学分析新颖度相容度

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支持产品概念创新的国外专利知识获取方法

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农业机械学报 2009年第12期40卷 210-216页

作者：王朝霞邱清盈冯培恩浙江大学计算机辅助设计与图形学国家重点实验室杭州310027

提出了一种设计目标导向的专利文献分类方法,分析了各类专利在产品设计中的作用,建立了由创新层次知识、原理关联知识、专利原理方案知识和语言知识组成的产品创新设计知识体系,描述了基于框架结构和概念图的专利原理方案表示模型,进而... 详细信息

提出了一种设计目标导向的专利文献分类方法,分析了各类专利在产品设计中的作用,建立了由创新层次知识、原理关联知识、专利原理方案知识和语言知识组成的产品创新设计知识体系,描述了基于框架结构和概念图的专利原理方案表示模型,进而研究了机械产品专利原理方案知识获取方法,采用自然语言理解从专利文献中抽取产品作用结构概念图,利用原理关联知识提炼专利产品的功能效应信息。最后结合钻夹头产品创新实例,说明了该方法可充分利用专利知识,提高产品概念创新的有效性。

关键词：概念设计创新设计专利分类知识获取

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液压挖掘机分阶段功率匹配控制技术

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哈尔滨工程大学学报 2017年第9期38卷 1461-1469页

作者：高宇冯培恩彭贝邱清盈浙江大学机械设计研究所浙江杭州310027

为了降低液压挖掘机作业过程中的能量消耗,根据挖掘机作业循环阶段及作业对象的不同,合理设定发动机工作点,提出基于最大加速度的工作点切换控制策略,实现发动机工作点的快速切换。通过制定转矩反馈与转速反馈协同控制的策略,保证挖掘... 详细信息

为了降低液压挖掘机作业过程中的能量消耗,根据挖掘机作业循环阶段及作业对象的不同,合理设定发动机工作点,提出基于最大加速度的工作点切换控制策略,实现发动机工作点的快速切换。通过制定转矩反馈与转速反馈协同控制的策略,保证挖掘机相同工作阶段发动机工作点的稳定。搭建相应的试验台,验证了所提出的控制策略的可行性。挖掘机实际作业试验结果显示,采用上述控制策略,使发动机稳定工作在最佳工作点,在提升作业效率的同时有效降低了能耗。

关键词：液压挖掘机节能分阶段功率匹配作业循环发动机工作点转速反馈控制转矩反馈控制模糊控制

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考虑多关节时滞的液压挖掘机轨迹跟踪研究

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哈尔滨工程大学学报 2024年第5期45卷 938-946页

作者：邱清盈窦方健管成武建伟浙江大学机械工程学院浙江杭州310027

为了减小多关节系统的时滞特性对液压挖掘机工作装置轨迹跟踪精度的影响,本文设计了考虑时滞的长短期记忆-广义回归级联网络和一种基于该网络模型的多关节控制系统。利用几何法分析闭式链运动状态,建立以摇臂关节为末端反馈关节的含闭... 详细信息

为了减小多关节系统的时滞特性对液压挖掘机工作装置轨迹跟踪精度的影响,本文设计了考虑时滞的长短期记忆-广义回归级联网络和一种基于该网络模型的多关节控制系统。利用几何法分析闭式链运动状态,建立以摇臂关节为末端反馈关节的含闭式链的工作装置运动学逆解,通过4-3-3-3-4多项式轨迹规划算法在关节空间上生成轨迹。结合LSTM的时序处理能力和GRNN的强非线性映射能力,以比例阀信号和关节转角的各阶延迟以及目标转角作为网络输入特征,通过多关节联动辨识建立起输出信号和输入特征的映射关系模型,将关节模型作为逆控制器实现多关节轨迹跟踪。经AMESim-Simulink仿真验证:在空载或变载荷作用下,与不考虑时滞的LSTM系统比,考虑时滞的多关节控制系统能更准确、更迅速、更平滑地跟踪规划轨迹,误差小,并且系统具有较强鲁棒性。

关键词：液压挖掘机时滞轨迹跟踪运动学逆解神经网络多关节控制系统

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混合动力挖掘机动臂势能回收系统研究

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机床与液压 2009年第3期37卷 64-67页

作者：裴磊管成邱清盈浙江大学机械设计研究所浙江杭州310027

针对目前普通挖掘机上存在的动臂、斗杆和铲斗下降后,因势能无法回收而造成的能量损失以及由此而引起的液压元器件发热、失效、加速磨损等问题,在设计混合动力挖掘机时,提出了一种由液压缸、节流阀、变量马达和发电机组成的挖掘机势能... 详细信息

针对目前普通挖掘机上存在的动臂、斗杆和铲斗下降后,因势能无法回收而造成的能量损失以及由此而引起的液压元器件发热、失效、加速磨损等问题,在设计混合动力挖掘机时,提出了一种由液压缸、节流阀、变量马达和发电机组成的挖掘机势能回收系统,并将回收的能量纳入整机能量分配管理系统中。该回收系统回收效率较高,可控性好,能有效延长元器件寿命,并在一定程度上降低发动机装机容量,达到了节能的目的。

关键词：混合动力挖掘机能量回收势能液压系统

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机械功能对称的概念体系及其应用

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机械工程学报 2012年第11期48卷 1-10页

作者：冯培恩曾令斌邱清盈刘伟平浙江大学CAD&CG国家重点实验室杭州310027

功能对称在机械中普遍存在,并对实现设计需求起着重要作用。系统研究机械功能对称的概念,提出由功能对称、性能对称和约束对称组成的广义功能对称体系,并定义由对称主体、对称组元和对称基准组成的功能对称要素。根据对称基准的不同将... 详细信息

功能对称在机械中普遍存在,并对实现设计需求起着重要作用。系统研究机械功能对称的概念,提出由功能对称、性能对称和约束对称组成的广义功能对称体系,并定义由对称主体、对称组元和对称基准组成的功能对称要素。根据对称基准的不同将功能对称分成效用对称和时空对称两大类,再根据对称主体、组元、变换操作等的不同做进一步分类,从而建立起功能对称体系的树状层次结构。最后,分析各种功能对称之间的相互关系,在分析大量机械实例的基础上初步总结了功能对称在机械设计中的若干应用知识。

关键词：对称功能对称效用对称时空对称广义功能

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