水火弯板专家系统研究

发布时间：2017-09-05 19:08

  本文关键词：水火弯板专家系统研究

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【摘要】：当今世界,国内外船厂对船体外板的加工成形,都是依赖于经验丰富的技术工人采用手工作业完成。随着现代化造船技术的发展,仅凭手工操作实现水火弯板加工工艺过程,不论是造船质量还是造船速度都满足不了现代化造船的需求。因此,收集、总结技术工人的宝贵经验,开发一套水火弯板专家系统,对水火弯板自动加工成形的实现是非常必要的。针对水火弯板工艺的复杂性,本文根据钢板热成形理论采用神经网络技术进行加工工艺参数的研究,并根据钢板现状和加工曲面目标形状,利用专家系统提供曲面加热及修正方案,最终实现船板曲面成形的自动加工。本文通过对水火弯板的机理分析,采用ANSYS有限元仿真软件,分别建立水火弯板的温度场和变形场理论模型;同时设计水火弯板专家系统的总体结构,并具体实现系统各个组成部分。其中,采用面向对象知识表示法设计水火弯板专家系统全局知识库,实现了船板信息表的构建。使用粒子群优化算法和支持向量回归机相结合设计水火弯板专家系统的推理机,实现根据目标钢板曲面形状确定加工参数和加工轨迹的布置。通过粒子群算法对支持向量回归机的参数进行寻优,建立最优粒子群-支持向量回归机(PSO-SVR)模型确定加工参数。加工轨迹的确定是根据船板的型值点用B样条插值拟合成三维曲面,然后用基于板展开的方法将船板曲面进行展开求解。水火弯板专家系统的实现采用基于.net的C#、基于数值计算的MATLAB和关系数据库SQL server 2008。其中,系统总体采用B/S架构,利用Visual studio 2010良好的开发环境平台,采用面向对象的编程语言C#进行编写和调试;MATLAB主要用于数值的计算和模型的建立,并将二维、三维船板图形嵌入到C#中;SQL server 2008作为后台数据库的支撑,最终实现新板添加、船板信息查询、加工方案的制定和修改以及系统管理等功能。系统运行结果表明,水火弯板专家系统能够根据输入的钢板信息自动给出加工策略,初步完成水火弯板自动加工成形设计,达到预期效果。
【关键词】：水火弯板 专家系统 面向对象 支持向量回归机 粒子群算法
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U671.3
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 第1章 绪论15-24
• 1.1 课题的研究背景和意义15-16
• 1.2 水火弯板工艺概述16-19
• 1.3 国内外研究现状19-22
• 1.3.1 水火弯板技术的研究19-21
• 1.3.2 水火弯板专家系统的研究21-22
• 1.4 本文的主要工作及研究内容22-24
• 第2章 水火弯板机理分析24-37
• 2.1 水火弯板的数学模型24-28
• 2.1.1 温度场模型24-26
• 2.1.2 变形场模型26-28
• 2.2 有限元计算理论模型28-30
• 2.2.1 温度场有限元计算基本理论28-29
• 2.2.2 变形场有限元计算基本理论29-30
• 2.3 水火弯板的ANSYS有限元模型30-34
• 2.4 仿真实例34-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第3章 专家系统的结构设计37-43
• 3.1 专家系统的定义37
• 3.2 专家系统的一般结构37-39
• 3.3 专家系统的基本特征39
• 3.4 水火弯板专家系统的设计思想和总体结构39-42
• 3.4.1 设计思想39-40
• 3.4.2 总体结构40
• 3.4.3 模块的基本功能和特点40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 知识库的构建43-50
• 4.1 知识的表示43-45
• 4.2 面向对象的基本概念45
• 4.3 面向对象的知识表示45-46
• 4.4 面向对象的知识库的构建46-49
• 4.5 知识库的维护49
• 4.6 本章小结49-50
• 第5章 推理机的设计与实现50-66
• 5.1 推理机概述50-51
• 5.1.1 推理方向50-51
• 5.1.2 冲突消解策略51
• 5.2 推理机设计51-53
• 5.3 推理算法的确定53-57
• 5.3.1 支持向量机原理53-55
• 5.3.2 多输出支持向量机原理55
• 5.3.3 粒子群优化算法55-57
• 5.3.4 粒子群优化支持向量机网络57
• 5.4 推理机的实现57-65
• 5.4.1 水火弯板加工参数的确定58
• 5.4.2 实验仿真验证58-61
• 5.4.3 水火弯板加工轨迹的确定61-63
• 5.4.4 实例仿真验证63-65
• 5.5 本章小结65-66
• 第6章 水火弯板专家系统的软件实现66-75
• 6.1 系统的体系结构66-67
• 6.1.1 系统的工作模式66
• 6.1.2 系统软件总体构架66-67
• 6.2 系统的开发环境67
• 6.3 系统界面实现67-73
• 6.3.1 系统登录界面68
• 6.3.2 添加新板界面68-69
• 6.3.3 信息预览界面69-70
• 6.3.4 加工方案界面70-71
• 6.3.5 船板信息查询界面71
• 6.3.6 系统管理界面71-73
• 6.4 本章小结73-75
• 总结和展望75-77
• 总结75-76
• 展望76-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文81-83
• 致谢83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张成龙;杨平;齐亮;;水火弯板梯形加热变形机理研究[J];舰船科学技术;2014年03期

2 庞林;刘玉君;纪卓尚;邓燕萍;;不可展曲面近似展开的保形映射法[J];中国造船;2005年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 吴晓知;网络故障诊断专家系统知识库的设计与实现[D];电子科技大学;2007年

2 王小满;水火弯板机器人控制问题的研究[D];大连理工大学;2007年

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本文编号：799743