张开锋[1]2014年在《数字演化硬件与容错技术研究》文中指出随着信息技术的飞速进步及其应用范围的不断拓展,对任务和环境的自适应、复杂功能集成、多场景应用集成,已成为现代电子系统的重要发展趋势。将演化思想引入电子系统的设计和工作过程中,为构建具有自适应、自修复能力的电子系统开辟了一个全新的研究领域——演化硬件。本文以数字演化硬件为主要研究对象,探索构建数字演化平台和演化容错系统的基本方法,围绕硬件演化中的演化算法、演化容错技术、数字演化平台设计技术和演化容错系统构建方法四项关键技术展开研究。演化算法是实现演化硬件的核心技术之一,同时也是组合优化和全局搜索的主要工具。首先,以内部数字演化硬件为目标,对适应度评估方法和演化算法展开研究,研究了可重构单元阵列及电路表达方法,并分别在细粒度和粗粒度上研究了可重构功能单元阵列的映射方法。然后,根据内部硬件演化的需求,提出了一种基于精英保留策略的自适应变异概率紧凑遗传算法。该算法在基本紧凑遗传算法的基础上,通过精英保留策略,防止最优解在迭代过程中被破坏,提高了算法的收敛速度;引入自适应变异算子,改善算法的局部搜索能力,维持种群的多样性,防止出现早熟收敛现象,进一步提高了算法的性能。另外,在算法硬件实现方面,提出了一种可配置、可参数化的硬件实现结构。在线演化修复是演化硬件的重要应用领域。在分析了单粒子效应和永久性老化故障模式的基础上,针对现有演化修复方法收敛速度较慢的缺点,提出了一种基于相关度排序故障定位的演化修复方法,减小了演化搜索空间,有效地提高了演化修复速度。另外,该方法的测试配置可在设计阶段生成,且其故障定位性能与电路的具体实现方式无关,具有较好的通用性。演化平台是内部演化硬件的基础。针对传统动态部分重构系统中修改LUT依赖于专用工具和比特流信息格式的不足,本文采用一种基于LUT操作的动态映射方法进行门级演化,解除了对底层比特流信息的依赖,并且有效提高了动态部分重构的速度。针对大规模的演化应用,提出了一种基于比特流重定位的函数级演化方法。通过比特流重定位技术,可以有效减少可重构单元所需的配置数量。此外,还引入了比特流压缩技术,在减小了系统存储开销的同时,提高了重构速度。针对嵌入式内部演化需要,为了兼顾重构粒度和配置速度的需求,设计了基于LUT级和函数级动态重构的嵌入式演化平台,并通过演化实验验证了演化平台的性能。针对传统冗余容错方法存在的资源消耗巨大的不足,提出了动态冗余的容错方法,并将动态冗余和演化修复相结合以实现多层修复机制。在本文研究成果的基础上设计了一种基于动态冗余的演化修复系统,通过动态部分重构,使得系统可以工作在单模、双模或叁模状态,实现了逻辑资源开销与系统可靠性之间的平衡。另外,为了验证演化修复技术的容错能力,提出了一种基于动态部分重构的故障注入方法。演化修复实验和容错性能评估结果表明,系统具有可靠性高、实时性强的特点。
滕弘飞, 曾威, 梁大伟, 孙治国, 刘峻[2]2004年在《演化设计方法及其应用》文中提出演化设计是近10年兴起的方兴未艾的重要的设计方法。综述了演化设计的现状和进展,侧重介绍其在结构优化、方案设计、人工生命设计中的应用及所用的方法。重点介绍和分析Lipson和Pollack的机器人全自动化演化设计方法,讨论其给予的启示和待研究问题。同时介绍人机结合演化设计方法及其人机交互界面,内含给出的一种人机结合演化设计方法及其在卫星舱布局方案设计中的应用。最后讨论了演化设计方法的发展趋势。
梁大伟[3]2002年在《演化设计方法及其应用研究》文中研究说明本论文主要研究演化设计方法及其在机构方案设计上的应用。 多年以来，实现产品设计的智能化、自动化，提高产品设计的创新程度，是人们所追求的目标。然而，传统的设计方法存在着过于依赖经验、设计周期长以及缺乏创新等缺点，因此很难满足现代产品的设计要求。20世纪90年代中期，演化设计方法的提出，为实现上述目标开辟了一条有效的途径。 演化设计方法是从仿生学的基础上发展起来的，它将问题的解表示成演化个体的形式，通过模拟自然界优胜劣汰的进化过程，来寻求问题的最佳设计方案。演化设计方法以演化算法或演化思想为理论基础，具有较强的自组织、自适应能力，同时具有并行性和全局性等特点。目前，演化设计方法已经应用于结构优化设计、方案设计、人工生命以及智能机器人设计等领域，并取得了令人瞩目的进展。 近年来兴起的关于演化设计方法的研究主要集中在国外，尚没有形成系统的理论和方法，有待进一步发展。本文在查阅和分析国内外文献资料的基础上，主要研究了演化设计的基本原理及实现方法，并将其应用于机构方案的设计中。 本文主要研究工作如下： (1)综述和分析了近年来的演化设计方法。包括综述其研究进展，归纳和分析了演化设计方法的内涵、类型及其基本实现方法。讨论了用于行为控制的神经网络的演化模型的设计。 (2)在分析了Lipson等的演化设计方法的基础上，研究其具体实现方法，最后给出机构演化设计实例。 (3)以压电驱动式微夹钳的设计为例，在对微夹钳传动机构进行分析，推导出简化传动分析计算公式，并应用有限元分析和实物测量进行验证的基础上，应用演化算法对其进行结构参数优化设计。 将演化设计方法应用于机械产品的设计中，将提高设计过程中的自动化程度，拓宽设计者的思路，提高产品的创新性，因此具有重要的研究价值。
丁俊武[4]2005年在《基于创新问题解决理论的产品设计方法及其应用研究》文中研究指明设计理论为设计活动提供理论证据，指导设计者进行设计，在产品开发中起着重要的作用。本论文的主要目的是研究创新问题解决理论及其在产品设计中的应用，使产品设计人员摆脱对设计经验的依赖，获得结构化的创新产品概念产生方法。主要工作内容如下： 1、创新问题解决理论是由解决技术问题和实现创新开发的各种方法、工具和算法组成的问题解决理论。详细分析了该理论的理论基础，基本概念和工具方法，给出了基于TRIZ的创新问题解决基本流程，提出了TRIZ比传统创新思维方法的优势在于通过结构化的方法约束创新解的搜索空间，在理想解的指引下，得到创新问题的最优解。 2、详细分析了各版本的TRIZ技术系统演化理论，在此基础上提出分为叁个基本假设、两个演化层次和多条演化路线的演化层次系统。结合管理科学、市场营销等学科的研究成果，建立了基于TRIZ技术系统演化理论的技术发展预测技术，对其用于技术系统的演化潜力预测和创新设计进行了研究，最后指出了技术系统演化理论的发展方向。 3、产品需求分析是产品设计的第一步，是连接市场、用户和产品开发过程的桥梁。建立了基于TRIZ的产品需求获取模型，综合了市场拉动和技术推动两种确定客户需求信息模式的优点，从产品内部的功能属性分析入手，应用TRIZ的技术系统演化规律和其他TRIZ工具来获取产品设计需求信息。案例研究证明了该模型可以得到客户的规范需求和潜在需求，对产品的创新概念设计起到指导作用。 4、比较了公理化设计理论和TRIZ的基本区别和联系，建立了基于公理化设计理论和TRIZ的产品集成模型用于产品的创新概念设计。该模型通过TRIZ工具寻找设计方案的通用解，利用设计公理判断功能需求的独立性和设计方案的优劣，集中了两种理论的优点。案例分析表明了模型的有效性，能够大大缩短创新概念的产生时间。 5、可持续设计是可持续发展观在产品设计领域里的反映，是一种全新的设计理念。分析了可持续设计的产生背景，总结出其概念、特点和设计准则，探讨了可用于可持续设计的理论工具，建立了TRIZ描述矛盾矩阵的通用工程参数和面向环保的产品设计准则的相关性，提出了环保设计时应用TRIZ矛盾矩阵和创新原理解决设计问题的基本步骤，案例分析表明了方法的合理性。最后总结了实施可持续设计的策略和相关建议。
张伟[5]2008年在《基于进化算法的硬件演化基础研究》文中研究表明硬件演化技术是把进化算法与可重构硬件相结合,研制能像现实生物生命一样,根据环境变化而动态调整自身结构的硬件电路。电路的演化设计、容错和自修复系统是演化硬件研究的两个重要领域。演化硬件的实现可大大提高电子系统的可靠性及可用性,对需要在特殊工作环境中长期工作的电路设备具有重大意义。本文系统介绍了硬件演化技术的基本原理和实现方法。首先,对演化硬件的概念、应用领域、研究现状以及发展趋势进行了较全面的介绍;其次,对可用于进行硬件演化的可编程逻辑器件进行了阐述,重点讨论和分析了演化硬件的理论基础——进化算法,对其基本原理与实现过程进行了深入的研究;然后,分析了硬件演化的基本实现原理,并通过实例对硬件演化的实现技术进行了研究,同时对容错与自适应硬件系统进行了初步探索;接着,基于遗传程序设计进行了数字逻辑电路的演化实验,设计结果表明其不依赖先验知识,满足电路功能要求,用硬件演化的思想进行电路的演化设计是可行的。论文最后对课题研究进行了总结,并给出了开展后续研究的建议。
杜宝山[6]2011年在《基于Memetic算法的电路演化设计研究》文中研究表明演化硬件（Evolvable hardware简称EHW）技术是在电子工程学和生物学快速发展的基础上产生的一种电路设计新方法。它的出现也为自修复和自容错提供了新的思路。使用EHW技术，不但可以找到传统电路设计方法难以探索到的硬件结构，从而使设计出的电路具有紧凑、低功耗、容错和自修复等特性；而且，EHW不需要领域知识，可以减轻设计人员的负担，降低设计成本。因此，EHW在很多领域得到了广泛的应用，尤其是航空航天以及军事装备领域。本文旨在研究基于EHW的快速电路演化设计算法。概括的说，本论文的主要研究工作有:研究了EHW的理论基础及实现原理，并对实现EHW的关键技术—演化算法和可编程逻辑器件的结构进行了深入分析；研究了Memetic算法的实现原理、工作流程及实现的手段；针对传统演化算法在设计数字逻辑电路时存在的演化速度缓慢和容易陷入局部最优解等问题，设计了一种基于CGP编码的适合数字电路演化的Memetic算法，实验中用到了连续的染色体评估函数，被分为两部分，第一部分f_1用来评估电路的功能性；第二部分f_2用来评估电路的复杂程度。实验中用该算法演化了一位全加器和一位全减器两个电路，实验证明该算法结合遗传算法和局部搜索策略提高了算法的搜索能力和收敛速度。文章还通过实验数据探讨了电路演化的可扩展问题。演化实现大规模数字电路,是EHW投入工程应用的一个重要研究领域。由于能表述的电路规模受到了限制，可扩展问题成为了用EHW解决现实问题的主要难点之一。本文提出了一种新的用于演化较大规模电路的分解方法—基于电路映射（Circuit Mapping,简称CM）方法，并结合此方法和Memetic算法给出了解决可扩展问题的CMMA算法，该算法有规律地将待演化电路逐步分解直到设计成功，整个过程无需人工干预，提高了电路设计的自动化程度。本文用此方法演化了一些较大规模的乘法器和奇偶校验器，每个电路做了30次演化实验。实验表明，该分解策略能够有效提高演化逻辑电路的设计效率和成功率。
刘名果[7]2012年在《模拟电路演化设计与负相关演化容错方法研究》文中认为模拟电路是现代电子系统中不可缺少的一部分,为了使模拟电路在一些极端环境中能够稳定工作,对其进行容错性设计是非常重要的。电路容错是指：当电路中的某些部分发生故障时,整个电路依然能够工作在其性能指标所允许的范围之内。然而,当电子系统工作在极端复杂的环境中时,其所受到的影响可能是未知的,可能出现的故障也是未知和难以预测的。现有的工作大都针对已知故障进行电路容错设计,但是,当一个电路受到某种故障的影响,且这种故障在电路设计过程中并没有考虑到,那么电路性能很有可能受到很大影响。所以,如何提高模拟电路对未知故障的容忍能力是一个很重要的问题。针对未知故障,本文以演化方法为主要手段,对模拟电路的容错性设计方法进行了探索性的研究。本文具体工作主要包括两大部分：1)模拟电路演化设计；2)模拟电路演化容错设计。模拟电路的演化设计是指利用演化算法来自动搜索出符合设计目标的结果。模拟电路的演化容错设计是在模拟电路演化的基础上,加入一些容错设计指标,从而使演化算法自动设计出具有一定容错能力的模拟电路。模拟电路的演化设计是模拟电路演化容错设计所必不可少的基础。在模拟电路的演化设计方面,本文对几个基本演化算子在模拟电路演化设计问题中的性能进行研究并提出了用于模拟电路演化设计的混合GA算法；在模拟电路演化容错设计方面,本文提出了演化负相关模型ENCF,研究了ENCF的负相关演化机制并提出了一种新的负相关冗余容错电路设计方法。实验发现,冗余模块在频率域中保持一定的负相关关系,有助于提高整个电路系统容错性能的泛化性。本文主要的创新点以及所取得的进展如下：1.在模拟电路演化设计方面,本文提出了一种新的模拟电路演化算法HME-GA。在HME-GA中,我们将过变异策略和精英保留策略融入到GA算法中,并通过实验结果证明：HME-GA对模拟电路的演化比传统的GA算法更加有效,而且与单纯使用过变异策略的GA相比,HME-GA中的过变异效率更高,这是由于精英保留策略的存在。HME-GA算法的提出为我们后续的模拟电路演化容错设计研究工作打下了基础。2.在模拟电路演化容错设计方面,本文对模拟电路在未知故障环境下的容错性设计问题进行了探索性的研究,并提出了用于模拟电路的负相关冗余容错方法。在该方法中,我们定义了评价电路之间负相关关系的方法,并通过设计多个功能相同且相互间早负相关关系的模拟电路冗余模块来提高整个系统的容错性能。大量故障仿真实验的统计结果表明,冗余模块在频率域中保持一定的负相关关系能够提高模拟电路容错性能的泛化性,从而提高模拟电路对未知故障的容忍能力。这说明负相关冗余容错方法对于模拟电路未知故障容错问题来说是一种有希望的解决方法。3.本文提出了负相关演化模型ENCF来进行负相关冗余模块的设计。ENCF是由本文所提出的一个原型系统,是本文针对模拟电路未知故障容错方法所进行的研究工作的重要组成部分。它包含了多种群策略、候选个体选择策略和交叉评估策略这叁个核心策略。这叁个策略是ENCF实现负相关演化的关键。实验结果表明ENCF有能力演化出具有负相关关系的模拟电路冗余模块。总之,本文针对电路未知故障下的容错性设计问题,进行了一些探索性的研究工作,并针对模拟电路提出了一种有希望的解决方法和思路。我们希望本文的工作能够为相关领域的研究者带来新的思路和启发。
刘峻[8]2008年在《基于分布估计的人机结合演化设计方法研究》文中研究表明卫星舱空间布局设计对缩短卫星设计周期、节约成本、提高性能等方面有着重要作用,是卫星总体设计的关键技术之一。该问题在数学上属于混合(离散与连续)组合最优化问题和NP-难(NP-hard)或NP-完全(NP-complete)问题,在工程上属于方案设计和复杂工程系统问题,其求解面临的主要困难是既要解决数学上的组合爆炸问题,又要解决工程系统复杂性问题。本论文以委托项目“航天器布局优化设计平台研究与开发”为应用背景,在国家自然科学基金资助下,研究该类布局空间结构本质,研究统计学习技术以及人机结合设计策略在演化计算中的应用,用于一类以改善卫星舱质量特性为目标的空间布局设计问题的求解。本文主要工作包括以下几个方面:1.给出一种基于主元分析(Principle Components Analysis,简称PCA)的分布估计算法(PCA-EDA)。分布估计算法(Estimation of Distribution Algorithms,简称EDAs)是一类比较新的演化算法,用以解决遗传算法求解变量耦合问题时算法运行效率不高的问题。PCA-EDA算法将主元分析的变量相关性分析功能与高斯分布概率模型相结合,在获得概率模型的学习精度与效率的相对平衡的同时,实现了设计变量间内在关联关系的学习及演化,可有效解决变量耦合问题:同时提出自适应控制主元变量的方差收敛的机制,解决分布估计算法的早熟问题。函数优化算例及布局仿真实验表明,PCA-EDA算法求解性能优于遗传算法及常规分布估计算法。2.给出一种多阶段贪心聚类机制,用于PCA-EDA算法,利用贪心期望最大化算法实现解群体自适应的聚类操作,实现算法对问题解空间的空间结构分析,以有效改进PCA-EDA算法对复杂布局问题的综合求解性能。本文对装填布局问题的空间结构进行了分析,指出其具有的一些复杂特点。在此基础上,提出利用高斯混合模型(GaussianMixture Model,简称GMM),将基于聚类的空间结构分析技术引入到PCA-EDA算法中,具有叁方面的作用:(1)实现解空间的分解,将高性能解聚集的区域更精确地提取出来,这对于设计者深入了解设计问题,对于提高算法求解的效率都有明显的促进作用:(2)用多个高斯分布来更精确地逼近多峰值解空间,使基于单高斯分布的线性EDA算法非线性化,更适合求解具有复杂空间结构的设计问题;(3)本质上实现了一种具有多个独立群体的演化算法,有助于保持群体多样化。3.给出一种针对PCA-EDA算法的人机结合策略,最终形成基于分布估计的人机结合演化设计方法。本文从设计知识提取的层面,深入分析了PCA-EDA算法的内在运行机制,实现利用变量相关关系的学习将原问题分解为若干子问题,并分析了主元变量方差与载入系数矩阵在原始变量相关性分析中的应用,以及变量相关性与搜索空间的形态之间的关系。通过对布局仿真实验的求解表明,应用该策略可使设计者能以更有效的方式将设计思想传递给算法。此外,为解决人机结合过程中如何有效获取关键信息的问题,在对可视化技术以及演化算法可视化进行综述的基础上,本文从构成演化算法结构要素特征的可视化以及问题的解空间结构可视化两个方面,提出几种新的演化算法可视化交互界面,用于人机结合演化设计方法的多层面多角度可视化。综上所述,本文分别从变量相关性分析,可视化及定性与定量分析相结合、解空间结构分析叁个方面展开研究,并结合演化计算的特点,充分利用概率统计及机器学习领域中相关技术,使叁方面的研究内容既能各有侧重,又能有机统一,最终实现一种基于分布估计的人机结合的演化设计方法。通过对返回式卫星舱和通讯卫星舱的布局优化设计的实例验证,验证了本文方法的可行性和有效性。本文工作期望在理论上可有助于机器学习与演化算法相结合研究,以及人机结合演化设计和航天器布局设计理论研究进展,在实践上可有助于一类航天器布局设计问题的求解,并可望推广应用于其它复杂布局设计问题。
宋利伟[9]2012年在《复杂模块化产品系统建模与演化的关键技术研究》文中提出二十一世纪以来,各个领域的热门研究中都充斥着各种复杂性问题。在产品工程领域,制造型企业正面临着前所未有的市场竞争,为了满足客户的需求,产品系统正变得越来越复杂。这种复杂性使得设计人员的系统设计变得越来越困难,极大地影响了产品系统演化的活力。面向这一问题,很多学者从创新研究的角度试图为产品系统注入新的演化活力,复杂产品系统这一概念也正是在这一前提下形成。同时,模块化设计技术得到了广泛的研究和应用,成为应对产品系统中复杂性问题的重要手段。然而,产品系统有着动态演化的本质诉求,即使采用了模块化的设计技术,产品系统仍需要根据市场等外部因素而演化而保持市场活力,而其中的复杂性问题可能会进一步涌现。显然,演化是产品系统复杂性的根本问题。随着模块化设计技术的广泛应用,复杂产品系统逐渐形成了到复杂模块化产品系统的演化。以此为契机,本文对复杂模块化产品系统的建模和演化问题展开研究。第一章分析论文的研究背景,指出了复杂模块化产品系统建模与演化研究的重要性,并结合课题组的研究情况提出本文的研究内容、思路和重点,进而给出了论文的主要内容和组织结构。第二章介绍了本文复杂模块化产品系统建模与演化研究的基本原理和技术体系,并结合复杂模块化产品系统建模与演化研究的体系,介绍了软件系统框架及本文实证所涉及的产品系统实例。第叁章分析了复杂模块化产品系统的特性,提出了面向复杂模块化产品系统建模的特性规范化技术。该技术以事物特性规范化的类模型为前提,并面向建模特性的管理和建模应用,提出了事物特性的规范化管理框架。第四章以事物特性表建模技术和网络建模技术为基础,提出了面向复杂模块化产品系统的系统建模技术。该建模技术以统一建模理论为框架,从复杂模块化产品系统的叁个层次(特性、元素、系统)分别展开,并形成了一个完善的建模体系。第五章作为演化研究的重要内容,基于特性的量化原理和网络科学中的量化方法,提出了复杂模块化产品系统演化状态的量化评价技术。第六章分析了复杂模块化产品系统的演化动力学特性,基于复杂适应系统理论对复杂模块化产品系统的演化动态进行建模,并以此提出了复杂模块化产品系统的演化动态分析技术。第七章对全文进行总结,指出了论文的创新点,并对后续的研究工作进行了展望。
钱志勤[10]2001年在《人机交互的演化设计方法及其在航天器舱布局方案设计中的应用》文中认为本论文主要研究复杂工程系统总体布局方案设计的理论方法及其在大型航天器舱布局优化设计中的应用。 航天器舱布局方案优化设计是研究在满足各种工程技术条件的前提下，如何将各种仪器和设备最优的布置在航天器舱体内(或外)，使得总体布局的某一项或几项评价指标达到最优。这是一个亟待解决而又未很好解决的重要工程课题。布局问题的NP-困难性和航天器设计本身的巨大复杂性使得该问题的解决既有理论上的开拓性和挑战性，又存在工程实践上的艰难性和复杂性。 航天器舱布局方案优化设计属带性能约束的叁维布局优化问题，属具有不确定性、高度非线性、既有定性又有定量问题的复杂工程系统问题，单纯依靠人或计算机算法(包括人工智能技术)去解决都是非常困难的。1991年Lenat、Feigenbaum提出的人机合作(Man-Machine Synergy)和同年钱学森、戴汝为等提出的人机结合(Human-Machine Cooperation)思想和方法论，被认为是21世纪解决复杂工程问题的重要途径、自动化设计的重要发展方向，但其可操作性问题一直未很好解决。本论文以航天器舱布局方案优化设计为应用背景，遵循“人机合作”、“人机合作”思想，充分发挥工程技术人员和现代计算机技术各自特长，提出人机交互的遗传算法，使“人”“机”在算法层面有机结合并具有可操作性；进而结合网络协同设计技术，给出一套以人机交互遗传算法为基础的人机交互演化协同设计理论方法，发挥多人设计和决策的优越性，以缓解组合最优化计算量过大(组合爆炸)问题，并增强上述理论方法的工程实用性。大量数值计算以及在航天器舱方案设计中的应用表明了本论文理论方法的可行性和有效性。 本论文的主要工作如下： 1．稳定、收敛、高效的优化算法是求解复杂布局优化问题的基础，是布局优化理论研究发展水平的重要标志。本论文提出一种改进的粗粒度遗传算法——混合粗粒度遗传算法，该算法将各染色体按适应度函数值大小排序并分组，对不同的染色体分组采用不同的惩罚系数、交叉算子与变异算子，并在进化过程中采用同种互斥和最优解保留策略。大量算例表明，本算法优于经典粗粒度遗传算法。该混合粗粒度遗传算法是实现本论文人机结合演化设计思想的算法基础。 2．为充分发挥人和计算机各自的特长，使“人机合作”与“人机结合”思想在工程应用中具有可操作性，提出人机交互的遗传算法。该算法将人大连理工大学博上学位论文 摘要工设计的个体作为初始染色体群体的组成部分，并在遗传运算过程中实时地将人工设计的新个体加入到染色体群体中，以代替群体中的较差个体，参与遗传运算（复制、交叉、变异X实现人与算法在基因层面的结合。该人机交互遗传算法系统是实现网络下演化协同设计的基本单元。 3．将人机交互的遗传算法与网络协同设计技术相结合，考虑工程因素，形成网络环境下的人机交互演化协同设计系统，以简化传统协同设计中数据库构建，解决增强协同人之间柔性协同问题。该系统分为设计层和决策层两个模块，采用S。eke网络编程技术，通过客户机用＆务器模式，实现进程间的异步通信；同时采用ODBC数据库技术，利用综合评价仲裁系统和人机交互的思想进行协同设计。 4．人机交互演化设计方法在航天器舱布局方案设计中的应用。为达到本论文理论方法在多舱段大型航天器舱布局优化中的工程实用化，本论文采取如下策略：首先将待布物模型化，简化为规则形状的几何体，建立返回式人造卫星回收舱和空间站舱布局优化的数学模型和仿真模型的复合模型；利用人机交互的遗传算法和人机交互演化协同进行布局优化设计，给出航天器舱优化布局的“骨架”；利用美国的Prohogineer软件将模型中待布物还原成实际形状的物体，进行模装布局和性能仿真；利用人机交互方法进行布局调整，直至得到满意工程布局。最后将上述方法和策略应用于我国卫星舱和空间实验站总体布局方案设计预研工作，同时也是对本文理论方法的验证。 本课题属国家自然科学基金项目“复杂布局自动化设计理论、方法及其应用”（N＊69974002L“人机结合演化协同及在航天器舱总装方案设计中的应用”（N趴60073030和国家‘℃63”计划航天领域高技术项目：“多舱段大型航天器（载人飞船、空间站）叁维动力布局优化研究”（N。863205石S人本课题涉及到航天器设计、机械工程、计算机、数学、力学等学科，属交叉学科前沿课题的基础理论和应用基础研究。航天舱布局较一般机械布局更复杂、更典型，本论文理论方法可望推广应用于工程机械、组合机床、机器人、火箭、坦克、潜艇和水下悬浮工程等相关领域。因此本课题的研究具有重要的科学价值、经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]. 数字演化硬件与容错技术研究[D]. 张开锋. 国防科学技术大学. 2014
[2]. 演化设计方法及其应用[J]. 滕弘飞, 曾威, 梁大伟, 孙治国, 刘峻. 机械工程学报. 2004
[3]. 演化设计方法及其应用研究[D]. 梁大伟. 大连理工大学. 2002
[4]. 基于创新问题解决理论的产品设计方法及其应用研究[D]. 丁俊武. 南京理工大学. 2005
[5]. 基于进化算法的硬件演化基础研究[D]. 张伟. 南京理工大学. 2008
[6]. 基于Memetic算法的电路演化设计研究[D]. 杜宝山. 哈尔滨工程大学. 2011
[7]. 模拟电路演化设计与负相关演化容错方法研究[D]. 刘名果. 中国科学技术大学. 2012
[8]. 基于分布估计的人机结合演化设计方法研究[D]. 刘峻. 大连理工大学. 2008
[9]. 复杂模块化产品系统建模与演化的关键技术研究[D]. 宋利伟. 浙江大学. 2012
[10]. 人机交互的演化设计方法及其在航天器舱布局方案设计中的应用[D]. 钱志勤. 大连理工大学. 2001
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