bài tập lớn môn thiết kế tối ưu và ứng dụng tin học: Sáng chế

BàI tập lớn môn thiêt kế tối u và tin học ứng dụng

Bài tập môn sáng chế:
Phân tích các nguyên tắc sáng chế trong chiếc điện thoại di
động Nokia 8910.
Nguyên tắc 1: Đổi chuyển động thẳng thành chuyển động
quay và ngợc lại. Những chiếc điện thoại thông thờng có thể thu nhỏ
kích thớc khi không sử dụng bằng cách gập nó lại, nhng đối với chiếc ĐTDĐ
Nokia 8910 thì chuyển động thẳng thụt vào trong.
Nguyên tắc 2: Lần lợt chọn thử các tình huống minimun và
maximun. Chiếc ĐTDĐ Nokia 8910 đợc là một trong những điển hình
về công nghệ vi mạch điện siêi nhỏ, chỉ nhỏ ngọn trong lòng bàn tay
nhng nó có rất nhiều công dụng nh một chiếc máy tính.
Nguyên tắc 3: áp dụng các trờng hoạt động vật lý khác nhau.
Công nghệ không dây nói chung đã minh chứng cho nguyên tắc này.
Nguyên tắc 4: Ghép vài chức năng vào một cá thể. Vừa là chiếc
điện thoại, vừa là máy nghe nhạc, vừa là cuốn sổ tay ghi chú lịch công
tác.
Nguyên tắc 5: Sử dụng nhiều loại vật liệu vào nhiều bộ phận
khác nhau tuỳ theo chức năng và độ bền, tuổi thọ của mỗi cá nhân.
Nguyên tắc 6: Chuyển các chuyển động trợt thành chuyển
động bánh răng tạo ra chuyển động êm và bền hơn cho vỏ máy.
Nguyên tắc 7: Lồng xếp vào nhau khi vận chuyển và bảo quản.
Vỏ của nó cầu tạo bằng hai nửa lồng vào nhau nên khi không sử dụng vỏ
máy đợc xếp lại rất gọn.
Nguyên tắc 8: Có thể áp dụng nguyên tắc Ghép vài chức năng
vào một các thể để nâng tính tiện dụng của chiếc điện thoại này. Đó
là có thể dụng nó thay thể cho ổ lu trữ dữ liệu rất tiện lợi bằng một thẻ
nhớ vào nối với máy tính thông thờng bằng cổng USB khi cần thiết.

Học viên Bùi Đức Đại Lớp XDCTGT K11

BàI tập lớn môn thiêt kế tối u và tin học ứng dụng

Bài tập môn thiết kế tối u:
Lựa chọn đề tài:
Một trong những bài toán tối u hoá thờng gặp khi thiết kế đờng
đó là bài toán thiết kế tối u kết cấu áo đờng mềm. Trong phạm vi môn
học thiết kế tối u, chúng ta đề cập nhiều đến bài toán tính toán thiết
kế kết cấu áo đờng mền thông thờng mà chỉ xét nó dới góc độ bài toán
thiết kế tối u. Do đó bài toán kỹ thuật bỏ qua phần lựu chọn kết cấu
cũng nh lựu chọn môđun đàn hồi yêu cầu.
Nội dung kỹ thuật của bài toán:
Thiết kế tối u kết cấu áo đờng mềm gồm 4 lớp vật liệu đảm bảo
môđun đàn hồi yêu cầu chung. Nh vậy bài toán đặt ra là yêu cầu phải
xác định đợc các chiều dày của từng lớp vật liệu này. Điều kiện các
chiều dày phải thoả mãn là sao cho kết cấu cho giá thành rẻ nhất nhng
vẫn đảm bảo các yêu cầu về cờng độ.
Cụ thể hoá các công thức sau:
Giá thành cho 1m2 = chiều dày mỗi lớp*Đơn giá mỗi lớp
Ech Eyc

ax+ av K.C
ku Ru
Ngoài ra còn các điều kiện về cấu tạo.
Mô hình bài toán thiết kế tối u
Với bài toán kỹ thuật đợc nêu ra ở trên thì ta nhận ra đây là một
bài toán tối u hoá. Ta có thể phát biểu bài toán tối u hoá nh sau:
Tìm cựu tiểu hoá hàm mục tiêu:
V = Giá thành cho 1m2 = V(h1, h2, h3, h4)

Với hàm ràng buộc
1 = Ech Eyc
2 = ax + av K.C
3 = ku Ru

Học viên Bùi Đức Đại Lớp XDCTGT K11


BàI tập lớn môn thiêt kế tối u và tin học ứng dụng
Và các điều kiện xác định giá trị của từng ẩn h i (các giá trị này
phải nằm trong các khoảng cho phép theo quy định của quy trình, ở
đây không nên ra cụ thể)
Trong đó các ẩn có ý nghĩa nh sau:
hi : chiều dày các lớp vật liệu cấu tạo nên kết cấu
Lựa chọn phơng pháp giải
Để giải bài toán tối u hoá này ta có rất nhiều phơng pháp. Tuy nhiên
ở đây ta chọn phơng pháp mặt cắt vàng. Phơng pháp này thuộc nhóm
các phơng pháp tối u một tham số. Do đó khi thực hiện ta có thể cho 3
trong 4 ẩn số là cố định và tìm nghiệm tối u cho ẩn còn lại trong
khoảng (a,b) cho trớc.
Thuật toán
Bớc1: Tính các toạ độ điểm a1=
Bớc2: Tính f(a1) và f(b1);
Bớc 3: Nếu f(a1) > f(b1) thì chuyển sang bớc 7;
Bớc 4: Nếu f(a1) < f(b1) thì đặt b=b1, a= a1, f(a1) = f(b1);
Bớc 5: Nếu (b-a) thì chuyển bớc 10;
Bớc 6: Nếu (b-a) > , tính a1=b1-( 5 -2).(b-a) và f(a 1) rồi chuyển bớc
3;
Bớc 7: Đặt a= a1, f(a1) = f(b1);
Bớc 8: Nếu (b-a) thì chuyển bớc 10;

Bớc 9: Tính b1=a1+( 5 -2).(b-a) và f(b1) rồi chuyển bớc 3;
Bớc 10: Thực hiện bớc kết thúc theo ớng lợng vị trí cực tiểu
x=(a+b)/2 và giá trị cựu tiểu của hàm f(x) tơng ứng;

Học viên Bùi Đức Đại Lớp XDCTGT K11


BàI tập lớn môn thiêt kế tối u và tin học ứng dụng

Sơ đồ khối chơng trình
BEGIN
Nhập số
liệu
Xử lý số liệu tìm
nghiệm tối u
Kiểm tra các điều
ràng buộc

Tính toán giá trị
hàm mục tiêu V

Kiểm tra hàm mục
tiêu V

Xuất số
liệu
END

Học viên Bùi Đức Đại Lớp XDCTGT K11