【摘 要】
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创新设计的重要标志是解决设计过程中产生的冲突。随着系统规模不断扩大,参数间耦合关系凸显,受知识和经验的限制,设计者难以客观地分析参数间作用关系,导致选取冲突双方对应工程参数的准确性不高,影响创新设计中冲突的求解。论文从物理量参数角度出发,分析系统物理量参数的映射及演化关系来进行工程参数的选取,并利用TRIZ工具解决冲突,形成LT矩阵索引参数映射及演化创新过程。论文主要研究内容如下:1.LT矩阵及其
【基金项目】
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国家自然科学基金（51975181）； 科技部创新方法工作专项（2020IM020500）；
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创新设计的重要标志是解决设计过程中产生的冲突。随着系统规模不断扩大,参数间耦合关系凸显,受知识和经验的限制,设计者难以客观地分析参数间作用关系,导致选取冲突双方对应工程参数的准确性不高,影响创新设计中冲突的求解。论文从物理量参数角度出发,分析系统物理量参数的映射及演化关系来进行工程参数的选取,并利用TRIZ工具解决冲突,形成LT矩阵索引参数映射及演化创新过程。论文主要研究内容如下:1.LT矩阵及其扩展。针对现有LT矩阵中LT量纲种类及数量不足的问题,根据国家标准对相关物理量参数的LT量纲进行推导,并按照物理量参数的种类对LT矩阵进行了扩展,从而得到了空间和时间、热学、光及有关电磁辐射、固体物理学的LT矩阵,为后续物理量参数与工程参数的映射奠定基础。2.LT矩阵索引物理量参数与工程参数映射模型。首先将专利与企业案例作为案例来源并从中确定案例集;其次从案例集中提取问题对应的物理量参数集与工程参数作为样本数据;然后以LT量纲等为依据对提取的样本数据进行编码;最后利用优化后的BP神经网络对样本数据进行训练,得到物理量参数与工程参数映射模型。3.LT矩阵索引参数映射及演化创新过程模型。首先建立系统的功能模型并提取与其元件相关的物理量参数,利用量纲分析构建物理量参数演化关系图;其次在物理量参数演化关系图中找到与系统问题相关的物理量参数演化路径,进而确定冲突双方对应的物理量参数集;然后通过物理量参数与工程参数映射模型选取冲突对应的工程参数;最后利用发明原理或效应对冲突求解,并通过评价得到最终设计方案。4.散装中药发药机的创新设计。应用上述理论对散装中药发药机进行创新设计。首先构建散装中药发药机的物理量参数演化关系图,并从中获取与系统问题相关的物理量参数演化路径,进而确定冲突双方对应的物理量参数集;其次通过物理量参数与工程参数映射模型选取冲突对应的工程参数;然后利用发明原理或效应对冲突进行求解,并通过评价得到散装中药发药机的最终设计方案;最后根据设计方案完成了散装中药发药机机械结构和控制系统的详细设计,从而验证了论文研究内容的有效性与可行性。
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