面向?qū)ο笥来胖绷髁仉姍C電磁設(shè)計專家系統(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)有電機設(shè)計專家系統(tǒng)與實際要求的差距后，提出了利用面向?qū)ο蠓椒ㄩ_發(fā)電機設(shè)計專家系統(tǒng)的觀點，并通過一個面向?qū)ο蟮挠来胖绷髁仉姍C電磁設(shè)計專家系統(tǒng)的實際開發(fā)，在知識描述、知識調(diào)用以及模擬人類設(shè)計專家的思維等方面進(jìn)行了新的嘗試，彌補了原有專家系統(tǒng)的不足，取得了令人滿意的效果。
l引 言
計算機與場分析技術(shù)的發(fā)展、進(jìn)步，促使越來越多的設(shè)計人員將場分析技術(shù)引入到傳統(tǒng)電機設(shè)計的循環(huán)之中，以提高設(shè)計結(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，運用電機設(shè)計的專門知識(含專家的啟發(fā)式知識)進(jìn)行電機設(shè)計的專家系統(tǒng)。欲實現(xiàn)電機設(shè)計全過程的自動化，就應(yīng)把求解電機電磁場****方法——有限元方法嵌入設(shè)計軟件，發(fā)展以有限元方法為核心的未來設(shè)計軟件。
現(xiàn)有電機設(shè)計專家系統(tǒng)中，常用的知識表示方法為框架表示法。該方法在知識描述方面能高度模擬人腦對實體多方面、多層次
國家教委博士點基金資助項目的存儲結(jié)構(gòu)。但是，這種方法缺乏描述使用框架中知識的能力，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的能力，還具備對過程性知識(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、易擴充特性，使得面向?qū)ο蠓椒O可能成為開發(fā)新型電機設(shè)計專家系統(tǒng)的有效工具。
本文介紹開發(fā)的一個以場、路分析為核心的面向?qū)ο笥来胖绷麟姍C電磁設(shè)計專家系統(tǒng)。
2面向?qū)ο蠓椒ǜ攀?/div>
面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法是一種圍繞真實世界的概念組織系統(tǒng)的全新的系統(tǒng)設(shè)計方法。
一個面向?qū)ο蟮能浖话阒挥蓪ο蠼M成。軟件運行就是通過對象之間的消息傳送，促使對象群協(xié)同完成任務(wù)。這其中，對象由稱為“類”的模板生成。類是由真實世界的概念的屬性(如電機零部件的結(jié)構(gòu)尺寸)和操作(如零部件的設(shè)計方法)封裝而成。當(dāng)類的屬性被賦予具體值之后，類將因此在計算機中相應(yīng)生成一個具體對象。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�。其中，繼承性是指，如果a為父類，b為子類，b對a繼承。那么，b類在擁有自身專用屬性和操作的同時，還將自動擁有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，作用不同的多個操作。
3永磁直流力矩電機電磁設(shè)計中的知識
根據(jù)定義，知識由特定領(lǐng)域的描述、關(guān)系和過程組成。在直流永磁力矩電機的電磁設(shè)計中，則既存在諸如電機性能、結(jié)構(gòu)和設(shè)計規(guī)范等描述性知識，也存在循環(huán)，場、路分析方法、性能核算方法、零部件設(shè)計、調(diào)整規(guī)則等過程性知識。描述性知識反映了問題域內(nèi)事物的事實和關(guān)系，過程性知識則反映了操縱已有數(shù)據(jù)和描述性知識進(jìn)行電機設(shè)計的全過程。其中，屬于描述性知識的電機結(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，整臺電機用圖形表示即為圖1。
在過程性知識內(nèi)，循環(huán)是傳統(tǒng)電機方案設(shè)計基本準(zhǔn)則的反映，展示方案設(shè)計的全過程。在有限元方法嵌入后，該循環(huán)將包括場、路分析方法、電機性能核算方法、零部件設(shè)計、調(diào)整規(guī)則以及所有的描述性知識。這些知識用語義網(wǎng)絡(luò)表示即為圖2。
此外，電機設(shè)計過程中還應(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)作為描述性知識的一種列入電機設(shè)計的知識體系中。
4知識的表示
本系統(tǒng)主要通過多個具備知識存儲及使用功能的對象(或稱智能體)對其加以表示。其中，智能體的詳情為，①利用對象的屬性記錄描述性知識，如零部件的幾何尺寸、材料的名稱和規(guī)格型號等。②用操作表述過程性知識，如電機的性能核算方法、零部件的繪制、場圖的繪制等過程。③為對象配備一規(guī)則庫和相應(yīng)的規(guī)則推理機，用以存儲、使用零部件的設(shè)計、調(diào)整規(guī)則。規(guī)則的表示形式為：
[…]表示括號中的項可省略。規(guī)則庫則由用于存儲規(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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