貴州大學機械與自動化學院普通碩士研究生《現代設計方法》考試試題姓名： 專業： 研究方向： 成績:一、填空題（每題1分，共15分）1、 現代設計所指的新興理論與方法包括（現代設計方法學、計算機輔助設計技術、可信性設計技術）等等。2、 優化設計是（以數學規劃理論為基礎，以計算機為工具，優化設計參數）的一種現代設計方法。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U的關系分解;、按產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、產品性能、產品外觀、產品成本）。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（適通度比例選抒）。10、 遺傳算法中采用罰函數法的LI的是（對違背約束條件的情況給予懲罰，并將此懲罰體現在目標函數設計中。2.2）。11、 遺傳算法常用的編碼方法有（二進制編碼?進制編碼方汰、恪需碼編碼方法、實數編碼、多參數級聯編碼）等等。12、 神經網絡的樣本數據應包括（訓練樣本數據和檢驗樣本數據）。13、 當神經網絡的樣本數據不在［0?1］范圍內時，應對數據進行（歸-化）處理。14、前饋型人工神經網絡包括（1、線性閾值單元組成的前饋網絡2、非線性單元組成的前饋網絡輸入丿z；■、隱丿z'和輸tllfe1)3章。15、神經網絡的學習規則有(Hebb學習規則、感知器(perceptron)學習規則、Delta學習規則、Widrow-Hoff學習規則)2章。二、選擇題(每題1分，共10分)1、 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，隨機地選一個交義點(如第二點)，交義點后的基因鏈碼相互交換，從而產生兩個新個體作為后代。兩個新個體為：[A]A.01001,11111B.01101,111011 C.01111,111001 D.01001,111102、在遺傳算法中，若群體規模為N=50,變異概率為pm=0.02,變異的個體數為： 丨B]A.0 B. 1 C. 2D.33、 在遺傳算法中，若四個個體的初始適應度分別為/°i=99,/%=18.45,/%=77.88,/%=91.39,則第1個個體在新一輪選擇中被選中的概率為：[A]TOC\o"1-5"\h\zA,34.53 B.3&53 C?31.32 D.39.534、 在遺傳算法中，將極小化問題轉換成極大化問題采用的變換是： [DA]A.CmaX—f(X) B.Cmax+f(X) C.Cmin—f(X) D.Cmin+f(X)5、 人工神經網絡的隱層神經元數目越多，則在一定的訓練次數下，訓練誤差一般： [D]A.越小 B.越大 C.不變 D.不一定6、 當人工神經網絡的訓練樣本數據含有噪聲時，當訓練誤差越小時，泛化誤差一般：[B]A,越小 B.越大 C.不變 D.不一定7、單層前饋網絡的轉移函數釆用線性閾值函數時稱為：

A.單層感知器B.多層感知器8人 工神經 網絡[A]A.調整權值B.調整網絡結構9、 人工神 經網[A]A.輸出的實際與理想值之差B.權值在相鄰兩次調整前后的差值C.輸入的實際與理想值之差10 、 全局誤 差最[A]C.單層BP網絡學習的目的C調整輸出結點數絡的誤差合理的定義[C]第三章1 Ip您4.Eg=一I工工a，b_y”ypmVp-ij-iP PJSB?占全=￡e=刁￡》(/力一y”yp=i 乙p=ij=iipmP=1J=1工(c6ipmP=1J=1工(c6—da)三、簡答題（55分）1?優化設計的數學模型通常表示為何種形式？（5分）答:優化設計，就是以數學規劃理論為基礎，以計算機為工具，優化設計參數的一種現代設計方法。優化設計方法是一種規格化的設il?方法，它要求1將設訃問題按優化設il?所規定的格式建立數學模型2然后選擇合適的優化方法及訃算機程序，3最后再通過計算機的訃算獲得最優解

2?什么是概念設計?其重要性何在?為什么新產品開發都需要概念設計這一環節？（6分）在確定任務之后,通過抽象化，擬定功能結構，尋求適、"I的作用原理及其組合等，確定出基本求解途徑，得出求解方案，這一部分設訃丄作叫做概念設訃。特點:山粗到精、山模糊到清晰、山抽象到具體、最具創造性的的匸作。重要性:概念設訃階段確定的原理方案，不僅決定了設計的成敗,也確定了機囉嶽萸:低，而這種成本?是無法通過詳細設訃階段加以糾止的。指產品形狀、功能和特性的描述及實現，描述了設訃LI標的基本方向和輪廓;各原理部件在空間或結構上的組合開如：概念汽車，3.概念設計與方min?從發現和分析耳結構上的組合開如：概念汽車，3.概念設計與方min?從發現和分析耳需求設計：市場$?》?功能設計：設討原理設計:功創F(X)XeDei?g,(X)50hj(X)=O(z=12…加()=12…宀方案設計:功能載體一載體組合一組合評價一最佳組合概念設訃的前階段重點進行創新思維，決定創新性: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U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造性思維活動過程，它們的本質是創新。通過概念設計與方案設訃可以創造性地滿足人們的需求，甚至創造出新的需求、從而極大地增強產品的競爭能力。概念設計處于產品設計、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品的性能、質量、價格、市場響應速度和效益等。概念設訃，包括確定設計的口標、構思設計的理念、形成實施方案等的工作過程。概念設訃的過程是一個從無到有、從模糊到清晰、從抽象到具體的創新過程。方案設訃是概念設計后階段的重要設計過毘它的U標是實現設訃理念、工作原理、功能的設計方案

4.根據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）參照笫二篇例：核桃殼取岀果仁的機器功能定義功能匹配組合*功能定義功能匹配組合*功能載體“砸：利用重力夾^杠桿施壓（核桃夾子）?外部加壓彳壓：螺旋壓力機施壓沖擊^水力沖擊〔射擊：把核桃作為“子彈力射向硬靶22分離殼與桃仁側向思維 「使殼變脆；讓殼變脆易碎'把殼溶解溶殼而不溶核桃內仁逆向思維整體加壓二鉆孔加壓：向殼內充氣撐破外殼外壓聚減,22分離殼與桃仁側向思維 「使殼變脆；讓殼變脆易碎'把殼溶解溶殼而不溶核桃內仁逆向思維整體加壓二鉆孔加壓：向殼內充氣撐破外殼外壓聚減,內壓變破外殼技巧：①功能定義盡量抽象化功能定義一定要揭示功能最本質的東西。功能定義越抽象，創造思維的空間越大。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,有利于主量功能定義中的名詞部分盡可能具體,有利于主量分析。5?通用化與模塊化的區別是什么？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點都是用較少的產品、零部件，滿足市場對品種和規格的要求。其中:通用化孕育了模塊化的思想但：通用化H模塊化

通用化強調共用概念;模塊化強調共用概念、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別,或者說模塊具有標準化的屬性，它是標準化的、通用化的6.模塊化設計的一般流程是什么？(5分)第四章模塊化設計的一般流程及應用舉例準備與規劃仁市場調查與用戶需求分析2、 產品系列型譜制定3、 參數范圍制定占€>1基型產品設計修改 一飛】基型產品試制2、3vf4V5、準備與規劃仁市場調查與用戶需求分析2、 產品系列型譜制定3、 參數范圍制定占€>1基型產品設計修改 一飛】基型產品試制2、3vf4V5、6、產品的原理方案設計*產品的總體布局設計*功能分解與模塊劃分模塊參數計算與優化模塊結構設計模塊間接口設計模塊組合及評估變形產品設計變形產品試制市場調査與分析，模塊化設汁成功的前提;(2)對產品進行系統描述和功能分析，擬左產品系列型譜:(3)確定參數范圍;(4)確定模塊化設i|?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，組合成產品，評價模塊化產品。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,是機械產品結構設計中山分解的產品功能對應的相對獨立的單元2、 模塊強調功能的獨立性，而部件強調結構的完整性3、 模塊比部件更容易細化一一這是山于模塊的層次化決定的。.在人工神經網絡的訓練中，已知一訓練樣本集為：X=［l23 4；456&7896］,T=［473］。請回答（6分）：輸入輸出各為兒個變量？該訓練樣本集中共有兒個樣本對?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］二［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，Uinin=l.Umax=5，求Z。因為是整型變量，則編碼精度Z1,由拓—遠）,乍"=5，有心3。即表示的敎值個數M=5,妥月3位長的二進制串才能表示。但注意到2’= S，即3檢長的二進制串總共可表示8個數，而實際只有5個數需要表示，這就出現了3個多余碼，換言之，有？個二進制串將多余岀來.解決的方法有兩個：①調整I界。對整型變軌二1,代入公式九"—1=51r岀? =。?現在由現在.由上3.Xmin=E反求岀Xmax=?,因此將上界調到&方能保逅=1，用L=3的二進制表喬時無多余碼，但這樣處理在往使獲得的解超出了原間題確定的可行區間。②調整對應關系。既要既保證J=l,心3的二進制表示時無多余碼，又要保證上下界不變，只有人為地把問題空間的變量可選擇數増加到Y=23=8個，或者說將3個表達空間的多余碼在冋題空間內找3個可選擇的數與之對應，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。表2-1消余鳥倉碼魏一神對應矣?纟原對應關系新増對應并系各點代號UmmUmiii-6Umin-26Umin-30UmaxUniinUmiii-6Umax冋題空間可選點X1234512-表達空間對應串000001010Oil10010111011110?遺傳算法中進行二進制編碼時，對離散變量及連續變量，二進制數的串位長L均采用下列公

式計算:化也產+1簡述公式可以通用的理由。（6分)式計算:化也產+1簡述公式可以通用的理由。（6分)11?有一函數為f（x）=x2,群體規模為N=4,假設隨機生成的4個初始個體的二進制碼為:X°1=01111(15),X°2=00001(1),X°3=01001(9),X%=10001(17),計算每個個體的初始適應度及其再生概率。(6分)/.W=152/2?=1/3(x)=92/4(a)=172P產/1+/2+/3+/4三、論述題（20分）1、一些企業開發產品時，時常在產品中設置一些多余功能。試分析其原因，并從技術、經濟、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品上，對于需要這些功能的消費者來說，能節約資源，節約成本，但對一些只需要產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。結合所在的企業研究開發的產品、或熟悉的產品，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自己的個性，房子要依據自己的風格去裝飾，對家具生產者來說這是一個大的挑戰。在這種大環境下,家具的模塊化設計成為一個絕佳的選擇,生產者制造出一些功能模塊和連接材料，客戶根據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，