面向?qū)ο笥来胖绷髁仉姍C(jī)電磁設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)
袁斌 盛劍霓 邱元仁(西安交通大學(xué)710049)
【摘 要】在分析了現(xiàn)有電機(jī)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)與實(shí)際要求的差距后，提出了利用面向?qū)ο蠓椒ㄩ_發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的觀點(diǎn)，并通過一個(gè)面向?qū)ο蟮挠来胖绷髁仉姍C(jī)電磁設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的實(shí)際開發(fā)，在知識(shí)描述、知識(shí)調(diào)用以及模擬人類設(shè)計(jì)專家的思維等方面進(jìn)行了新的嘗試，彌補(bǔ)了原有專家系統(tǒng)的不足，取得了令人滿意的效果。
l引 言
計(jì)算機(jī)與場(chǎng)分析技術(shù)的發(fā)展、進(jìn)步，促使越來越多的設(shè)計(jì)人員將場(chǎng)分析技術(shù)引入到傳統(tǒng)電機(jī)設(shè)計(jì)的循環(huán)之中，以提高設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性與準(zhǔn)確性。與此相應(yīng)，通過模擬專家的思維，運(yùn)用電機(jī)設(shè)計(jì)的專門知識(shí)(含專家的啟發(fā)式知識(shí))進(jìn)行電機(jī)設(shè)計(jì)的專家系統(tǒng)。欲實(shí)現(xiàn)電機(jī)設(shè)計(jì)全過程的自動(dòng)化，就應(yīng)把求解電機(jī)電磁場(chǎng)****方法——有限元方法嵌入設(shè)計(jì)軟件，發(fā)展以有限元方法為核心的未來設(shè)計(jì)軟件。
現(xiàn)有電機(jī)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)中，常用的知識(shí)表示方法為框架表示法。該方法在知識(shí)描述方面能高度模擬人腦對(duì)實(shí)體多方面、多層次
國(guó)家教委博士點(diǎn)基金資助項(xiàng)目的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。但是，這種方法缺乏描述使用框架中知識(shí)的能力，近年，人工智能領(lǐng)域大量應(yīng)用的00方法及語言，不但具有自然表述描述性知識(shí)的能力，還具備對(duì)過程性知識(shí)(如有限元方法)進(jìn)行表述的能力。這些能力連同00程序具有的易維護(hù)、易擴(kuò)充特性，使得面向?qū)ο蠓椒O可能成為開發(fā)新型電機(jī)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的有效工具。
本文介紹開發(fā)的一個(gè)以場(chǎng)、路分析為核心的面向?qū)ο笥来胖绷麟姍C(jī)電磁設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)。
2面向?qū)ο蠓椒ǜ攀?/div>
面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法是一種圍繞真實(shí)世界的概念組織系統(tǒng)的全新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。
一個(gè)面向?qū)ο蟮能浖话阒挥蓪?duì)象組成。軟件運(yùn)行就是通過對(duì)象之間的消息傳送，促使對(duì)象群協(xié)同完成任務(wù)。這其中，對(duì)象由稱為“類”的模板生成。類是由真實(shí)世界的概念的屬性(如電機(jī)零部件的結(jié)構(gòu)尺寸)和操作(如零部件的設(shè)計(jì)方法)封裝而成。當(dāng)類的屬性被賦予具體值之后，類將因此在計(jì)算機(jī)中相應(yīng)生成一個(gè)具體對(duì)象。此外，類或?qū)ο筮�具有繼承、多態(tài)等特性，這些特性都極大地增加了面向?qū)ο蠓椒ǖ男阅堋Ｆ渲校^承性是指，如果a為父類，b為子類，b對(duì)a繼承。那么，b類在擁有自身專用屬性和操作的同時(shí)，還將自動(dòng)擁有a類的所有屬性和操作。多態(tài)性則說的是，同一類中，可存在名字相同，作用不同的多個(gè)操作。
3永磁直流力矩電機(jī)電磁設(shè)計(jì)中的知識(shí)
根據(jù)定義，知識(shí)由特定領(lǐng)域的描述、關(guān)系和過程組成。在直流永磁力矩電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)中，則既存在諸如電機(jī)性能、結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)規(guī)范等描述性知識(shí)，也存在循環(huán)，場(chǎng)、路分析方法、性能核算方法、零部件設(shè)計(jì)、調(diào)整規(guī)則等過程性知識(shí)。描述性知識(shí)反映了問題域內(nèi)事物的事實(shí)和關(guān)系，過程性知識(shí)則反映了操縱已有數(shù)據(jù)和描述性知識(shí)進(jìn)行電機(jī)設(shè)計(jì)的全過程。其中，屬于描述性知識(shí)的電機(jī)結(jié)構(gòu)可根據(jù)其組成細(xì)分為定子、轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子又可分為軸、鐵心和繞組，整臺(tái)電機(jī)用圖形表示即為圖1。
在過程性知識(shí)內(nèi)，循環(huán)是傳統(tǒng)電機(jī)方案設(shè)計(jì)基本準(zhǔn)則的反映，展示方案設(shè)計(jì)的全過程。在有限元方法嵌入后，該循環(huán)將包括場(chǎng)、路分析方法、電機(jī)性能核算方法、零部件設(shè)計(jì)、調(diào)整規(guī)則以及所有的描述性知識(shí)。這些知識(shí)用語義網(wǎng)絡(luò)表示即為圖2。
此外，電機(jī)設(shè)計(jì)過程中還應(yīng)盡量重用已有的零部件，用以節(jié)省新型電機(jī)的生產(chǎn)成本。因此，已有產(chǎn)品的描述也應(yīng)作為描述性知識(shí)的一種列入電機(jī)設(shè)計(jì)的知識(shí)體系中。
4知識(shí)的表示
本系統(tǒng)主要通過多個(gè)具備知識(shí)存儲(chǔ)及使用功能的對(duì)象(或稱智能體)對(duì)其加以表示。其中，智能體的詳情為，①利用對(duì)象的屬性記錄描述性知識(shí)，如零部件的幾何尺寸、材料的名稱和規(guī)格型號(hào)等。②用操作表述過程性知識(shí)，如電機(jī)的性能核算方法、零部件的繪制、場(chǎng)圖的繪制等過程。③為對(duì)象配備一規(guī)則庫和相應(yīng)的規(guī)則推理機(jī)，用以存儲(chǔ)、使用零部件的設(shè)計(jì)、調(diào)整規(guī)則。規(guī)則的表示形式為：
[…]表示括號(hào)中的項(xiàng)可省略。規(guī)則庫則由用于存儲(chǔ)規(guī)則的hash表和相應(yīng)的庫管理
操作組成。hash表的具體形式見圖3。
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