现代控制理论于方法研究报告.pptVIP

第一章 绪论 第二节 现代设计与产品 主讲：罗静 2006.8.12 一、现代产品的特点与开发 更好地满足市场需求 市场竞争激烈，要求提供质高、价廉和创新的产品 随着科学技术的发展，产品更新换代加快，市场寿命缩短。产品要功能多、价格低、性能可靠、生产周期短才具有竞争能力。国际市场上商品的寿命周期平均只有三年，要求工厂在进行产品生产时必须完成第二代产品的设计和试制，第三代产品的预研和开发。而我国有许多产品，特别是机械产品至今还是20世纪40－50年代的旧型号，性能差，成本高，远远不能满足要求。 2006.8.12 一、现代产品的特点与开发 新兴技术对产品渗透、改造和应用，使产品的功能和结构产生很大的变化 如：2001年美国科学促进会和《科学》周刊评选出年度的“十大科技突破”，（科学奥斯卡奖）荣登榜首的是世界上最小的电路——仅如分子般大小的“纳米电路”，“纳米”是指十亿分之一米的长度单位。用分子和小化学物质组合来制作计算机电路的想法已经存在多年，因为传统的以硅为基础的电路存在极限，在不断缩小的过程中将有可能发展到无法工作的程度，纳米技术应运而生。如果单电子纳米开关电路成为芯片的生产标准，仅在能耗上就可以降至目前的1%，更不用说在速度和准确性方面的突破了。 2006.8.12 一、现代产品的特点与开发 科学技术的发展促使设计方法和技术现代化，加速新产品的开发。 计算机技术的高速发展，从而考察其在使用过程中的可能出现的问题。专家系统、人工智能在产品设计中发挥愈来愈重要的作用。 如：加工一个模具，通过计算机进行仿真来模拟其加工过程。 2006.8.12 二、现代设计开发产品的方法 产品设计的类型： 开发性设计 适应性设计 变形设计 2006.8.12 二、现代设计开发产品的方法 开发性设计 （0→原型，从无到有的设计） 在设计原理、设计方案全都未知的情况下，根据产品的总功能和约束条件，进行全新的创造。有较强的创新性，要求产品主功能、主功能的工作原理或主功能载体的结构三者至少有一项是首创的。 2006.8.12 例如 如世界上第一台内燃机首次成功地实现了化学能向机械能的转换，第一台旋转活塞式内燃机主功能工作原理的更新，均属于开发性设计。应用可行的新技术，创新构思设计功能原理和功能结构。创新的产品，或赶超先进水平，或适应政策要求，或避开市场热点开发有特色的冷门产品。如：专利产品、发明性产品。 2006.8.12 如平衡重式叉车(如图所示)，更换属具后就可在多种条件下工作。如图所示，属具共有30多种，可见设计出一台叉车，只是更换一个工作头，就组成了另一台新设备，而且更换属具又很方便，这样扩大了产品的销售。 2006.8.12 如：电冰箱从单开门变双开门，单缸洗衣机变双缸洗衣机等，如：家用燃气热水器从直流式发展为对流式、循环式，从明火点火改为电子点火，从半自动发展为全自动，从必须高水压启动发展为低水压可启动，尽管用“燃气燃烧加热水流”的基本原理和主结构未变，但产品性能在不断发展。再如：液压缸中的密封件，一般采用聚氨酯，但以水－乙二醇为工作介质的场合就必须采用丁晴橡胶的密封件。如：汽车的稳定性与其重心的高低有关，在凸凹不平的路面重心高，则振动大，不舒适。适应性设计是产品组合化的手段。 2006.8.12 二、现代设计开发产品的方法 变形设计 （系列化设计）工作原理和功能结构不变，变更现有产品结构配置和尺寸，改进材料工艺，使之满足功率、速比不同要求。 如：不同中心距的减速器系列设计，中心高不同的车床设计，排量不同的发动机设计等。如：发动机作四缸、六缸、直列、V型等改型设计。 2006.8.12 三、常用的现代设计方法和技术 信息论方法 如信息分析法、技术预测法等，它是现代设计方法的前提 系统论方法 如系统分析法、人机工程等 控制论方法 如动态分析法等 优化论方法 它是现代设计法的目标 对应论方法 如相似设计等 2006.8.12 三、常用的现代设计方法和技术 智能论方法 如CAD计算机辅助计算等，它是现代设计法的核心 寿命论方法 如可靠性和价值工程 离散论方法 如有限元和边界元方法 模糊论方法 如模糊评价和决策等 突变论方法 如创造性设计等，它是现代设计法的基础 艺术论方法 如艺术造型等 2006.8.12 注意的问题 1、科学的思维方法 有助于引发创造性设计 强化创新动因的组织形式 扩展思路 非逻辑推理形式，如直觉、联想、想象等 2006.8.12 注意的问题 2、信息与信号分析 信号：是随时间或其他因素而变化的量，包含着被测物理系统的状态或特性。 信息：将信号经处理后成为决策的数据或基本事物。 信号包含着信息。 2006.8.12 注意的问题 3、经济性的评价方法和有效的设计方法 简单地讲，就是投入与产出的比较。产品的