机械工程学报

作者：娄山河, 冯毅雄, 郑浩, 胡炳涛, 洪兆溪, 谭建荣

单位：1. 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室 杭州 310027;2. 北京航空航天大学杭州创新研究院 杭州 310051

关键词：概念设计,功构映射,设计认知,强化学习,约束满足神经网络；

基金：国家自然科学基金(52105281，52130501)和浙江省重点研发计划(2023C01214)资助项目

机械产品概念设计是现代设计理论研究的热点问题，其核心是功构映射，即根据既定的功能需求，以行为效应作为中间载体，求解满足设计约束的原理构件组合。以概念设计的功构映射理论作为基础，利用设计师大脑认知过程的神经机制作为依据，提出模拟人脑工作机制的机械产品概念设计行为原理启发求解方法。分析前额叶-海马体神经回路中设计经验知识的记忆启发机制，并以此为基础构建行为效应重构的记忆启发强化学习模型，利用多巴胺调控的Q学习在状态转移概率和设计环境回报函数未知的情况下实现行为效应的重构认知传递。同时，分析小脑模块化神经结构的反射调控作用，构建以全连接多层感知机和循环神经网络为模块的约束满足神经网络，形成复杂设计约束下的操作性条件反射判断设计空间中的约束可解性，为原理构件的组合求解提供设计依据。以电梯曳引系统的概念设计为例验证所提出方法的有效性和可行性。

来源：2023年第24期

《机械工程学报》期刊编辑部

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