[發(fā)明專利]一種基于機器學(xué)習(xí)的飛機結(jié)構(gòu)件設(shè)計方法

在審

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• 申請日: 2022-03-07
• 公開（公告）號: CN114564793A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝博;張鵬;王明陽;王杰;汪萬炯;尹興超
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/27;G06K9/62;G06N3/04
• 代理公司: 深圳市燊匯智誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44725
• 代理人: 張雷

本發(fā)明公開了一種基于機器學(xué)習(xí)的飛機結(jié)構(gòu)件設(shè)計方法，包括以下步驟：1)通過人機交互界面輸入所要求設(shè)計的飛機結(jié)構(gòu)件的設(shè)計要求和相關(guān)參數(shù)；2)OpenCv輔助特征識別對飛機機翼結(jié)構(gòu)件進行特征分析；3)基于規(guī)則選型和實例推理檢索相似實例并選擇相似度較高的實例，在此實例的基礎(chǔ)上設(shè)計人員根據(jù)所需設(shè)計的要求修改實例；4)對提取的特征根據(jù)k?近鄰算法進行分類，同時作為訓(xùn)練學(xué)習(xí)的結(jié)果加入機器學(xué)習(xí)的訓(xùn)練庫中；5)把修正的實例和設(shè)計解決方案作為新的實例保存到實例庫中作為一種新的實例。該方法擴充了知識?模型?實例庫數(shù)據(jù)，增加飛機結(jié)構(gòu)件設(shè)計參數(shù)的利用率，提高飛機結(jié)構(gòu)件的設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率，提升研發(fā)能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛機設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及的是一種基于機器學(xué)習(xí)的飛機結(jié)構(gòu)件設(shè)計方法。

背景技術(shù)

隨著時代的進步和數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代飛機的各方面性能越來越好、科技含量越來越高，進而使得飛機無論是在民用還是在戰(zhàn)爭中的作用都顯得舉足輕重。飛機結(jié)構(gòu)件逐步向大型化、整體化和復(fù)雜化方向發(fā)展,飛機結(jié)構(gòu)件的高效、高質(zhì)量設(shè)計是保證飛機性能和研制進度的重要條件，飛機結(jié)構(gòu)件具有典型的多品種、小批量特點，不利于知識的積累和重用,飛機結(jié)構(gòu)主要由機身、起落架、機翼、尾翼、飛行操作系統(tǒng)、動力裝置等組成，每一部分結(jié)構(gòu)中又由機加件、鈑金件、型材等結(jié)構(gòu)件組成。

目前飛機結(jié)構(gòu)件存在著設(shè)計繁瑣、效率低，設(shè)計能力不足和知識積累等問題的出現(xiàn)，同時在飛機結(jié)構(gòu)件建模過程中出現(xiàn)了許多問題，如重復(fù)性工作多，設(shè)計知識不能很好保存，設(shè)計效率低等。

現(xiàn)階段的專利公開以及文獻資料顯示：1)專利(CN201911112287.6)一種基于MBD的飛機復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的協(xié)同設(shè)計實現(xiàn)方法,該方法采用了多Agent技術(shù)設(shè)計和實現(xiàn)了協(xié)同工作流程完成飛機結(jié)構(gòu)件協(xié)同設(shè)計,以滿足飛機復(fù)雜結(jié)構(gòu)件快速準(zhǔn)確設(shè)計協(xié)同的需求,但是，因沒有實現(xiàn)全部尺寸的參數(shù)化，無法對每個尺寸進行修改，建模設(shè)計速度相對較慢，不能實現(xiàn)修改后的實例存貯到實例庫中。2)專利(CN202011262345.6)一種基于飛機結(jié)構(gòu)件的人機混合增強智能設(shè)計方法，該方法通過人機混合增強智能設(shè)計方法提高飛機結(jié)構(gòu)件設(shè)計效率以及設(shè)計質(zhì)量，將設(shè)計人員與智能系統(tǒng)有機結(jié)合協(xié)同進行產(chǎn)品設(shè)計，但是該方法適用范圍窄，無法滿足各種飛機結(jié)構(gòu)件的設(shè)計要求，利用率較低。

綜上所述，現(xiàn)有的研究成果和方法雖然在一定的程度上可以滿足復(fù)雜飛機結(jié)構(gòu)件的智能設(shè)計，但是存在容錯率相對較高、設(shè)計方法有限和不能講新實例及設(shè)計相應(yīng)參數(shù)的保留。在航空航天的領(lǐng)域中，飛機結(jié)構(gòu)件的種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，飛機結(jié)構(gòu)件的設(shè)計知識的利用率低，設(shè)計效率低下，不能滿足我國現(xiàn)在航空領(lǐng)域高效率、高設(shè)計質(zhì)量的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于:基于設(shè)計人員或者系統(tǒng)的飛機結(jié)構(gòu)件設(shè)計知識的利用率低、設(shè)計效率低以及飛機結(jié)構(gòu)件的設(shè)計質(zhì)量低的問題，本發(fā)明提出一種基于機器學(xué)習(xí)的飛機結(jié)構(gòu)件設(shè)計方法，該方法在擴充了知識-模型-實例庫數(shù)據(jù)的同時，增加飛機結(jié)構(gòu)件設(shè)計參數(shù)的利用率，提高飛機結(jié)構(gòu)件的設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率，提升研發(fā)能力。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：一種基于機器學(xué)習(xí)的飛機結(jié)構(gòu)件設(shè)計方法，其技術(shù)架構(gòu)分為五個部分，即知識獲取模塊、OpenCv輔助特征識別模塊、RBR和CBR推理模塊、機器智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)模塊和實例自動轉(zhuǎn)存系統(tǒng)，具體為：

(1)知識獲取模塊

知識獲取模塊中的人機交互界面是系統(tǒng)和設(shè)計人員對話的主窗口，它能讓設(shè)計人員輸入所要求設(shè)計的飛機結(jié)構(gòu)件的設(shè)計要求和相關(guān)參數(shù)，使計算機獲得所需知識。

(2)OpenCv輔助特征識別模塊

OpenCv輔助特征識別模塊是作用在飛機結(jié)構(gòu)件上，對不相同的飛機機翼組成的結(jié)構(gòu)件進行特征分析，使其將板筋、助板、蒙皮等飛機典型結(jié)構(gòu)件的特征進行分類，即通過函數(shù)庫CAA的矩陣和點的數(shù)據(jù)的形式進行飛機結(jié)構(gòu)件特征識別，采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)進行特征分析和處理，從而識別各個飛機結(jié)構(gòu)件的特征。