《現(xiàn)代設(shè)計方法》考題及答案

貴州大學(xué)機械與自動化學(xué)院普通碩士研究生《現(xiàn)代設(shè)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(shè)計所指的新興理論與方法包括（現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)、計算機輔助設(shè)計技術(shù)、可信性設(shè)計技術(shù)）等等。2、 優(yōu)化設(shè)計是（以數(shù)學(xué)規(guī)劃理論為基礎(chǔ)，以計算機為工具，優(yōu)化設(shè)計參數(shù)）的一種現(xiàn)代設(shè)計方法。3、 功能設(shè)計法的基本過程包括（任務(wù)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(guān)系，或手段一U的關(guān)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(biāo)準(zhǔn)化）。6、 模塊化設(shè)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(jìn)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(shù)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(xiàn)在目標(biāo)函數(shù)設(shè)計中。2.2）。11、 遺傳算法常用的編碼方法有（二進(jìn)制編碼?進(jìn)制編碼方汰、恪需碼編碼方法、實數(shù)編碼、多參數(shù)級聯(lián)編碼）等等。12、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本數(shù)據(jù)應(yīng)包括（訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)和檢驗樣本數(shù)據(jù)）。13、 當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本數(shù)據(jù)不在［0?1］范圍內(nèi)時，應(yīng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行（歸-化）處理。14、前饋型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括（1、線性閾值單元組成的前饋網(wǎng)絡(luò)2、非線性單元組成的前饋網(wǎng)絡(luò)輸入丿z；■、隱丿z'和輸tllfe1)3章。15、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)規(guī)則有(Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則、感知器(perceptron)學(xué)習(xí)規(guī)則、Delta學(xué)習(xí)規(guī)則、Widrow-Hoff學(xué)習(xí)規(guī)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(jìn)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(chǎn)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(guī)模為N=50,變異概率為pm=0.02,變異的個體數(shù)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(yīng)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(zhuǎn)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱層神經(jīng)元數(shù)目越多，則在一定的訓(xùn)練次數(shù)下，訓(xùn)練誤差一般： [D]A.越小 B.越大 C.不變 D.不一定6、 當(dāng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)含有噪聲時，當(dāng)訓(xùn)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(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移函數(shù)釆用線性閾值函數(shù)時稱為：

A.單層感知器B.多層感知器8人 工神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)[A]A.調(diào)整權(quán)值B.調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)9、 人工神 經(jīng)網(wǎng)[A]A.輸出的實際與理想值之差B.權(quán)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[A]C.單層BP網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的目的C調(diào)整輸出結(jié)點數(shù)絡(luò)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(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型通常表示為何種形式？（5分）答:優(yōu)化設(shè)計，就是以數(shù)學(xué)規(guī)劃理論為基礎(chǔ)，以計算機為工具，優(yōu)化設(shè)計參數(shù)的一種現(xiàn)代設(shè)計方法。優(yōu)化設(shè)計方法是一種規(guī)格化的設(shè)il?方法，它要求1將設(shè)訃問題按優(yōu)化設(shè)il?所規(guī)定的格式建立數(shù)學(xué)模型2然后選擇合適的優(yōu)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(yōu)解

2?什么是概念設(shè)計?其重要性何在?為什么新產(chǎn)品開發(fā)都需要概念設(shè)計這一環(huán)節(jié)？（6分）在確定任務(wù)之后,通過抽象化，擬定功能結(jié)構(gòu)，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(shè)訃丄作叫做概念設(shè)訃。特點:山粗到精、山模糊到清晰、山抽象到具體、最具創(chuàng)造性的的匸作。重要性:概念設(shè)訃階段確定的原理方案，不僅決定了設(shè)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(xì)設(shè)訃階段加以糾止的。指產(chǎn)品形狀、功能和特性的描述及實現(xiàn)，描述了設(shè)訃LI標(biāo)的基本方向和輪廓;各原理部件在空間或結(jié)構(gòu)上的組合開如：概念汽車，3.概念設(shè)計與方min?從發(fā)現(xiàn)和分析耳結(jié)構(gòu)上的組合開如：概念汽車，3.概念設(shè)計與方min?從發(fā)現(xiàn)和分析耳需求設(shè)計：市場$?》?功能設(shè)計：設(shè)討原理設(shè)計:功創(chuàng)F(X)XeDei?g,(X)50hj(X)=O(z=12…加()=12…宀方案設(shè)計:功能載體一載體組合一組合評價一最佳組合概念設(shè)訃的前階段重點進(jìn)行創(chuàng)新思維，決定創(chuàng)新性:概念設(shè)計的后階段重點進(jìn)行收斂思維，也就是方案設(shè)計、決定了可行性。概念設(shè)計的過程包括確定設(shè)計U標(biāo)、構(gòu)思設(shè)計理念、形成實施方案。概念設(shè)計與方案設(shè)計是一個復(fù)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(shè)計與方案設(shè)訃可以創(chuàng)造性地滿足人們的需求，甚至創(chuàng)造出新的需求、從而極大地增強產(chǎn)品的競爭能力。概念設(shè)計處于產(chǎn)品設(shè)計、工程設(shè)計整個設(shè)計進(jìn)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(yīng)速度和效益等。概念設(shè)訃，包括確定設(shè)計的口標(biāo)、構(gòu)思設(shè)計的理念、形成實施方案等的工作過程。概念設(shè)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(chuàng)新過程。方案設(shè)訃是概念設(shè)計后階段的重要設(shè)計過毘它的U標(biāo)是實現(xiàn)設(shè)訃?yán)砟?、工作原理、功能的設(shè)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(jìn)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(cè)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(nèi)仁逆向思維整體加壓二鉆孔加壓：向殼內(nèi)充氣撐破外殼外壓聚減,22分離殼與桃仁側(cè)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(nèi)仁逆向思維整體加壓二鉆孔加壓：向殼內(nèi)充氣撐破外殼外壓聚減,內(nèi)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(zhì)的東西。功能定義越抽象，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(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(biāo)準(zhǔn)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但：通用化H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(jié)構(gòu)具有通用性或兼容性，并可構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)化的屬性，它是標(biāo)準(zhǔn)化的、通用化的6.模塊化設(shè)計的一般流程是什么？(5分)第四章模塊化設(shè)計的一般流程及應(yīng)用舉例準(zhǔn)備與規(guī)劃仁市場調(diào)查與用戶需求分析2、 產(chǎn)品系列型譜制定3、 參數(shù)范圍制定占€>1基型產(chǎn)品設(shè)計修改 一飛】基型產(chǎn)品試制2、3vf4V5、準(zhǔn)備與規(guī)劃仁市場調(diào)查與用戶需求分析2、 產(chǎn)品系列型譜制定3、 參數(shù)范圍制定占€>1基型產(chǎn)品設(shè)計修改 一飛】基型產(chǎn)品試制2、3vf4V5、6、產(chǎn)品的原理方案設(shè)計*產(chǎn)品的總體布局設(shè)計*功能分解與模塊劃分模塊參數(shù)計算與優(yōu)化模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊間接口設(shè)計模塊組合及評估變形產(chǎn)品設(shè)計變形產(chǎn)品試制市場調(diào)査與分析，模塊化設(shè)汁成功的前提;(2)對產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)描述和功能分析，擬左產(chǎn)品系列型譜:(3)確定參數(shù)范圍;(4)確定模塊化設(shè)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(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(jié)構(gòu)設(shè)計中山分解的產(chǎn)品功能對應(yīng)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(jié)構(gòu)的完整性3、 模塊比部件更容易細(xì)化一一這是山于模塊的層次化決定的。.在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練中，已知一訓(xùn)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(xùn)練樣本集中共有兒個樣本對?并指出輸入輸出的對應(yīng)關(guān)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(jìn)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(yuǎn)）,乍"=5，有心3。即表示的敎值個數(shù)M=5,妥月3位長的二進(jìn)制串才能表示。但注意到2’= S，即3檢長的二進(jìn)制串總共可表示8個數(shù)，而實際只有5個數(shù)需要表示，這就出現(xiàn)了3個多余碼，換言之，有？個二進(jìn)制串將多余岀來.解決的方法有兩個：①調(diào)整I界。對整型變軌二1,代入公式九"—1=51r岀? =。?現(xiàn)在由現(xiàn)在.由上3.Xmin=E反求岀Xmax=?,因此將上界調(diào)到&方能保逅=1，用L=3的二進(jìn)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(qū)間。②調(diào)整對應(yīng)關(guān)系。既要既保證J=l,心3的二進(jìn)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(shù)増加到Y(jié)=23=8個，或者說將3個表達(dá)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(yīng)，這樣處理意味著有些點可重復(fù)選擇，表2?1是一種對應(yīng)關(guān)系。表2-1消余鳥倉碼魏一神對應(yīng)矣?纟原對應(yīng)關(guān)系新増對應(yīng)并系各點代號UmmUmiii-6Umin-26Umin-30UmaxUniinUmiii-6Umax冋題空間可選點X1234512-表達(dá)空間對應(yīng)串000001010Oil10010111011110?遺傳算法中進(jìn)行二進(jìn)制編碼時，對離散變量及連續(xù)變量，二進(jìn)制數(shù)的串位長L均采用下列公

式計算:化也產(chǎn)+1簡述公式可以通用的理由。（6分)式計算:化也產(chǎn)+1簡述公式可以通用的理由。（6分)11?有一函數(shù)為f（x）=x2,群體規(guī)模為N=4,假設(shè)隨機生成的4個初始個體的二進(jìn)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(yīng)度及其再生概率。(6分)/.W=152/2?=1/3(x)=92/4(a)=172P產(chǎn)/1+/2+/3+/4三、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(shè)置一些多余功能。試分析其原因，并從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、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(shè)計的意義。結(jié)合所在的企業(yè)研究開發(fā)的產(chǎn)品、或熟悉的產(chǎn)品，談?wù)勅绾芜M(jìn)行模塊化設(shè)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(fēng)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(shè)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(fēng)格需求將標(biāo)準(zhǔn)組件組裝成適合自己性格特征的家具。將家具設(shè)計成模塊，不僅可以滿足客戶多方面的要求，