《現(xiàn)代設計方法》2014考題及答案

1、貴州大學 機械與自動化學院普通碩士研究生現(xiàn)代設計方法考試試題姓名：專業(yè)：研究方向:成績:一、填空題（每題1分，共15分）1、 現(xiàn)代設計所指的新興理論與方法包括（現(xiàn)代設計方法學、計算機輔助設計技術、可信性設計 技術）等等。2、 優(yōu)化設計是（以數(shù)學規(guī)劃理論為基礎，以計算機為工具，優(yōu)化設計參數(shù)）的一種現(xiàn)代設計方法。3、 功能設計法的基本過程包括（任務抽象、功能分解、功能載體、載體組合、 方案評價）。4、功能分解的常用方法有（按解決問題的因 一果關系，或手段一目的關系分解；、按產(chǎn)品工藝過程 的空間順序或時間順序分解；）。5、 解決供求矛盾的措施有（互換性原理、組合機床、系列化、通用化、標準化）。6模塊

2、化設計可分類成（橫系列模塊化、縱系列模塊化、跨系列、全系列模塊化、跨類模塊化）7、 模塊的劃分將影響（ 模塊通用性、產(chǎn)品性能、產(chǎn)品外觀、產(chǎn)品成本）。8、遺傳算法是一種（模擬生物進化過程。的搜索算法。9、 遺傳算法最常用和基本的選擇方法（選擇算子）是（適應度比例選擇）。10、遺傳算法中采用罰函數(shù)法的目的是（ 對違背約束條件的情況給予懲罰，并將此懲罰體現(xiàn)在目 標函數(shù)設計中。2.2 ）。11、遺傳算法常用的編碼方法有（二進制編碼 二進制編碼方法、格雷碼編碼方法、實數(shù)編碼、多參數(shù)級聯(lián)編 碼）等等。12、神經(jīng)網(wǎng)絡的樣本數(shù)據(jù)應包括（訓練樣本數(shù)據(jù)和檢驗樣本數(shù)據(jù)）。13、當神經(jīng)網(wǎng)絡的樣本數(shù)據(jù)不在01范圍內(nèi)時，

3、應對數(shù)據(jù)進行（ 歸一化。處理。14、 前饋型人工神經(jīng)網(wǎng)絡包括（1、線性閾值單元組成的前饋網(wǎng)絡 2、非線性單元組成的前饋網(wǎng)絡 輸入層、隱層和輸出層。3章。15、神經(jīng)網(wǎng)絡的學習規(guī)則有（Hebb學習規(guī)則、感知器（perceptron）學習規(guī)則、Delta學習規(guī)則、Widrow-Hoff學習規(guī)則）2章。1、選擇題（每題1分,共10分）在遺傳算法中，若兩個個體的二進制編碼為01111、11001，以這兩個個體為雙親，隨機地選一個交叉點（如第二點），交叉點后的基因鏈碼相互交換，從而產(chǎn)生兩個新個體作為后代。兩個新個體為:A. 01001，11111 B. 01101，111011 C. 01111, 111

4、001D.01001,1111012、A. 0B. 1C. 2D. 3在遺傳算法中，若四個個體的初始適應度分別為99, f 0218.45, f 0377.88, f91.39 ，在遺傳算法中，若群體規(guī)模為 N=50,變異概率為Pm =0.02,變異的個體數(shù)為:則第1個個體在新一輪選擇中被選中的概率為:A. 34.53B. 38.53C. 31.3 2D. 39.534、在遺傳算法中，將極小化問題轉(zhuǎn)換成極大化問題采用的變換是:D AA. Cmax-f(X)B. Cmax+f(X)C. Cmi n-f(X)D. Cmi n+f(X)5、A.越小B.越大C.不變D.不一定人工神經(jīng)網(wǎng)絡的隱層神經(jīng)元數(shù)

5、目越多，貝恠一定的訓練次數(shù)下，訓練誤差一般:6、7、8、9、A.越小B.越大C.不變D.不一定單層前饋網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)移函數(shù)采用線性閾值函數(shù)時稱為:A.單層感知器B.多層感知器人工神經(jīng)網(wǎng)絡學習的目的是:A.調(diào)整權值B.調(diào)整網(wǎng)絡結構人工神經(jīng)網(wǎng)絡的誤差指:C.單層BP網(wǎng)絡C.調(diào)整輸出結點數(shù)A當人工神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練樣本數(shù)據(jù)含有噪聲時，當訓練誤差越小時，泛化誤差一般:A. 輸出的實際與理想值之差B. 權值在相鄰兩次調(diào)整前后的差值C. 輸入的實際與理想值之差 10、全局誤差最合理的定義是:AVV*第二早A.Erms pmP m4 yjp )2p 1 j 1P 1 P 2B.E全Ep2(djp yjp )p 12

6、p 1 j 1C.Emsrelm(djp1yjp)23.概念設計與方案設計是否指同一個設計？試舉一例說明(5分)三、簡答題（55分）1 .優(yōu)化設計的數(shù)學模型通常表示為何種形式？（5分）答：優(yōu)化設計，就是以數(shù)學規(guī)劃理論為基礎，以計算機為工具，優(yōu)化設計參數(shù)的一種現(xiàn)代設計方法。 優(yōu)化設計方法是一種規(guī)格化的設計方法，它要求1將設計問題按優(yōu)化設計所規(guī)定的格式建立數(shù)學模 型2然后選擇合適的優(yōu)化方法及計算機程序，3最后再通過計算機的計算獲得最優(yōu)解標準格式：min.s.t.求 X X1，X2,XnT,m).,pF(X) X D Rn gi(X) 0(i 1,2,.hj(X) 0(j 1,2,.2. 什么是概念

7、設計？其重要性何在？為什么新產(chǎn)品開發(fā)都需要概念設計這一環(huán)節(jié)？（6分）在確定任務之后，通過抽象化，擬定功能結構，尋求適當?shù)淖饔迷砑捌浣M合等， 確定出基本求解 途徑，得出求解方案，這一部分設計工作叫做概念設計。特點：由粗到精、由模糊到清晰、由抽象 到具體、最具創(chuàng)造性的的工作。重要性：概念設計階段確定的原理方案，不僅決定了設計的成敗， 也確定了機器成本高低，而這種成本，是無法通過詳細設計階段加以糾正的。指產(chǎn)品形狀、功能和特性的描述及實現(xiàn)，描述了設計目標的基本方向和輪廓；各原理部件在空間或 結構上的組合形式；強調(diào)原理層面上反映功能，但不是直接用于生產(chǎn)、營銷、服務的最終產(chǎn)品。如：概念汽車，就是用樣車的

8、形式體現(xiàn)汽車的形狀、功能和特性，同時傳遞了設計者的設計理念。從發(fā)現(xiàn)和分析用戶需求開始，到獲得產(chǎn)品實現(xiàn)方案的整個過程，包含四個模塊需求設計：市場調(diào)查-需求分析-需求分類-設計任務書 功能設計：設計任務書 功能定義原理設計：功能功能載體方案設計：功能載體-載體組合-組合評價-最佳組合 概念設計的前階段重點進行創(chuàng)新思維，決定創(chuàng)新性：概念設計的后階段重點進行收斂思維，也就是方 案設計、決定了可行性。概念設計的過程包括確定設計目標、構思設計理念、形成實施方案。概念設計與方案設計是一個復雜的創(chuàng)造性思維活動過程，它們的本質(zhì)是創(chuàng)新。通過概念設計與方案 設計可以創(chuàng)造性地滿足人們的需求，甚至創(chuàng)造出新的需求、從而極

9、大地增強產(chǎn)品的競爭能力。概念 設計處于產(chǎn)品設計、工程設計整個設計進程的初期階段。這一階段工作很大程度上決定著產(chǎn)品的性 能、質(zhì)量、價格、市場響應速度和效益等。概念設計,包括確定設計的目標、構思設計的理念、形成實施方案等的工作過程。概念設計的過程 是一個從無到有、從模糊到清晰、從抽象到具體的創(chuàng)新過程。方案設計是概念設計后階段的重要設計過程，它的目標是實現(xiàn)設計理念、工作原理、功能的設計方 案4.根據(jù)功能定義的方法與技巧，給出核桃殼果仁取出機的兩種功能定義，并對其進行評述。（6分）參照第二篇例，核桃殼取出果仁的機器產(chǎn)品功能定文功能區(qū)配組合功能載體*外部加壓Y擊擊 砸夾壓沖射 廠 利用重力杠桿施壓（核桃

10、夾子）螺旋壓力機施壓:水力沖擊:把核桃作為.子彈力射向硬靶分離殼與桃仁側向思維使殼變脆1把殼溶解讓殼變脆易碎溶殼而不溶核桃內(nèi)仁逆向思維鉆孔加壓：向殼內(nèi)充氣撐破外殼 整體加壓：外壓聚減，內(nèi)壓撐破外殼技巧：功能定義盡量抽象化功能定義一主要揭示功能最本質(zhì)的東西。功能定6模塊化設計的一般流程是什么？（5分）義越抽象創(chuàng)造思維的空間越大。2功能定義盡量定量化功能定義中的名詞部分盡可能具體,有利于定量分析.5通用化與模塊化的區(qū)別是什么？試舉一例說明 （5分）。第三篇1可以說，系列化、通用化、標準化育了模塊化一一共同出發(fā)點都是用較少的產(chǎn)品、零部件，滿足市 場對品種和規(guī)格的要求。其中：通用化孕育了模塊化的思想

11、但：通用化工模塊化通用化強調(diào)共用概念；模塊化強調(diào)共用概念、替換概念模塊結構具有通用性或兼容性，并可構成系列。這正是模塊與一般部件的區(qū)別，或者說模塊具有標準 化的屬性，它是標準化的、通用化的4-1模塊化設計的一般流程準備與規(guī)劃基型產(chǎn)品設計*修改飛丁基型產(chǎn)品試制疔變形產(chǎn)品設計變形產(chǎn)品試制1jf1x2v3v 1 4、5.6V7.產(chǎn)品的原理方案設計* 產(chǎn)品的總體布局設計* 功能分解與模塊劃分 模塊參數(shù)計算與優(yōu)化( 模塊結構設計 模塊間接口設計 模塊組合及評估/第四童 模塊化設計的一般流程及應用舉例市場調(diào)查與用戶霍求分析 產(chǎn)品系列型譜制定 參數(shù)范圍制定市場調(diào)查與分析，模塊化設計成功的前提；(2) 對產(chǎn)品

12、進行系統(tǒng)描述和功能分析，擬定產(chǎn)品系列型譜(3) 確定參數(shù)范圍；(4) 確定模塊化設計類型，劃分模塊；(5) 建立模塊，包括基本模塊，替換模塊等，形成模塊庫；(6) 選擇模塊，組合成產(chǎn)品，評價模塊化產(chǎn)品。簡述功能模塊與功能部件之差異。(5分)第三篇21、 功能部件是能夠完成一定功能的可獨立裝配的部件，是機械產(chǎn)品結構設計中由分解的產(chǎn)品功能對應的相對獨立的單元2、模塊強調(diào)功能的獨立性，而部件強調(diào)結構的完整性3、模塊比部件更容易細化這是由于模塊的層次化決定的。8.在人工神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練中，已知一訓練樣本集為：X=1 2 3 4 ； 4 5 6 8； 7 8 9 6，T=4 7 9 3。請回答(6分):輸

13、入輸出各為幾個變量？該訓練樣本集中共有幾個樣本對？并指出輸入輸出的對應關系三個輸入，一個輸出9遺傳算法中，有一整型變量，其上下界為Xmax, Xmin=5, 1。計算二進制編碼時串位長L。請 給出兩種處理多余碼或不足碼的方案。（6分）答:例如，Unun 1. Cinax5，求因為是魁變量，則編碼精度1,由20 化 -匸I ）37 =人有心，即表示的數(shù)直個數(shù)更用3位長的二透制串才就表示但注意到2f =23=8-即3位長的二進制串為共可表示8個埶 而實際只有5個數(shù) 需要表示.這就出現(xiàn)了個券余碼，換言之.有于個二餅制串裕蠱余出來。解決的方袪有兩個=調(diào)整上界*對整型變罰二1”代入公式2乏少3 二込）沖

14、1求出.1 = 3 .現(xiàn)在由現(xiàn)在.由P3. Xminl.反求出Xnax-E因此將上界調(diào)到務方能保址 二、用L=3的二進制表示時無多余碼.桓這樣處理征It使獲魯?shù)慕獬隽嗽?題御定的可荷區(qū)間。調(diào)整對應關委既要底保證j=h !勺的二進制表示時無多余礙，又雯保證上T界不吏，只有人為士把問題空間的變量可選揮數(shù)增加到2=2? =8個，或者說將3個表達空間的多余碼在冋題空間內(nèi)找3個可選擇的數(shù)與之對應，這樣處理意 味著有些點可重復選擇.表2-1是一種對應關系。耘2-1渭命章軒殆矜一対時應美孚席対向關系各點代寫UtujiUluki-5Uwn-25Uixni-35UmaxU1UHLUni in-6冋趣空間可迭

15、點工1、3斗5122表詁主閭對應率000m010Oil100101)011110遺傳算法中進行二進制編碼時，對離散變量及連續(xù)變量，二進制數(shù)的串位長L均采用下列公式計算2l(Xu Xl)1簡述公式可以通用的理由。（611 有一函數(shù)為f（x） x2，群體規(guī)模為N=4，假設隨機生成的4個初始個體的二進制碼為:X% 01111（15）”O(jiān)OIOIQI）,0 時01（渤,004 1001177），計算每個個體的初始適應度及其再生概率。（6分）2f1 x 15 f2 x 13 xr292 f4 x 172Pi三、論述題（20分）1、一些企業(yè)開發(fā)產(chǎn)品時，時常在產(chǎn)品中設置一些多余功能。試分析其原因，并從技術、

16、經(jīng)濟、滿意度的角度分析多余功能的利與弊。（10分）多余功能可以滿足一部分消費者的特殊功能要求， 把一些功能集成在同一個產(chǎn)品上，對于需要這些 功能的消費者來說，能節(jié)約資源，節(jié)約成本，但對一些只需要產(chǎn)品的主打功能的消費者來說， 就綁 架了他們的消費選擇，逼迫他們選擇自己不需要的功能，為多余功能增加的成本買單。2、簡述模塊化設計的意義。結合所在的企業(yè)研究開發(fā)的產(chǎn)品、或熟悉的產(chǎn)品，談談如何進行模塊化設計。（10分）在追求個性和時尚的時代 ,人們對事物的要求都需要體現(xiàn)自己的個性 ,房子要依據(jù)自己的風格去裝飾 對家具生產(chǎn)者來說這是一個大的挑戰(zhàn)。在這種大環(huán)境下 ,家具的模塊化設計成為一個絕佳的選擇 ,生 產(chǎn)者制造出一些功能模塊和連接材料 ,客戶根據(jù)個人的風格需求將標準組件組裝成適合自己性格特 征的家具。將家具設計成模塊 ,不僅可以滿足客戶多方面的要求 ,同時也加強了企業(yè)自身對市場的反 應靈敏度 ,節(jié)約了成本詳