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文檔簡介
1、采用智能化系統(tǒng)電器計算機輔設計采用智能化系統(tǒng)電器計算機輔設計人工智能作為一門科學開始于50年代中期。當時人們認識到,計算機不僅是一個快速運算數(shù)字的機器,同時也非常有利于符號表達和邏輯演繹。數(shù)值計算和符號處理的研究,迅速地形成了兩個備具特色的研究萬向。符號表達和邏輯演繹能更好地表達事物的本質(zhì)。因此,計算機在工程技術中的進一步應用,必須把數(shù)值運算分析和符號邏輯處理結合起來。而采用人工智能的概念及其技術則是計算機解決符號演繹問題的根本出路。人工智能技術在許多領域都取得了重大進展,如問題的求解、定量證明、模式識別、歸納推理、自然語言理解等方面。一、設計概念與特點:要在CAD系統(tǒng)中利用人工智能技術,首先
2、應弄明白設計概念及其過程。設計過程通常由兩大部分組成,是以數(shù)值計算、圖形處理及代碼生成為主的公式化內(nèi)容,這是一種確定性過程,已由眾多的CAD系統(tǒng)所支持;而另一部分則是以概念性描述、經(jīng)驗知識推理為主導的過程,依靠思考推理、判斷來解決問題,現(xiàn)行的CAD系統(tǒng)對解決這一部分問題是無能為力的?,F(xiàn)在把設計過程作為一種制作模型綜合和分析的反復迭代的過程。設計過程大致有下列幾方面的特點:1、創(chuàng)造性 :設計是一個創(chuàng)造性的腦力勞動,建立產(chǎn)品的概念模型,需要對事物有升華的想象力。2、經(jīng)驗性 :創(chuàng)造和評價任何設計模型,借鑒前人和自己的實踐經(jīng)驗是十分重要的。完全遵循現(xiàn)成的理論方法或憑空構思全新的設計模型幾乎是不可能的,
3、這也不符合人類的設計思想和認識過程。因此,設計經(jīng)驗的積累是十分重要的。3、多解性:對于任何一個設計,有可能提出多種方案,盡管每種方案各有側重,均能達到符合技術與經(jīng)濟上要求的設計目標。 4、近似性 :設計過程中往往伴隨著從許多性質(zhì)不同的參數(shù)中挑選出主要參數(shù),忽略影響小的次要參數(shù)(因素),以減少設計的重復,簡化設計過程。這樣得到的結果是近似7采用智能化系統(tǒng)電器計算機輔設計5、綜合性:設計是一個多目標的綜合優(yōu)化過程。上述特征,在產(chǎn)品設計的最初階段,表現(xiàn)得尤為明顯從某種意義上講,這些特性是機電產(chǎn)品設計過程中最為重要的方面,是最難數(shù)值化和計算化的,它是一個思維推斷的過程。人工智能理論支持的CAD系統(tǒng)正是
4、在這個階段發(fā)揮著重要作用。二、設計的方法與步驟:傳統(tǒng)的設計過程分為如下幾個步驟:1、概念設計(初步設計):根據(jù)用戶對產(chǎn)品提出的要求,確定設計的目標和總體結構,并確定解決問題的基本方法。2、基本設計(特性分析):決定解決設計問題的布局和結構,以及件能分析。3、詳細設計: 決定零部件所選月的材料、形狀尺寸與公差等具體細節(jié),考慮生產(chǎn)要素對設計的影響。4產(chǎn)品設計評價 :結構工藝審核,確定生產(chǎn)工藝需要的主要數(shù)據(jù),編制各種文件與說明。上述設計過程,可看成是一個設計的決策過程。要在設計過程中引入智能因素,首先要確定設計的知識模型,即闡明知識在設計中的地位與作用。它的基本出發(fā)點是:(1)設計的目的不變(或暫時
5、不變);(2)已知這種設計需要的技術訣竅;(3)設計結果形成的信息,可按某種方式編成文件用于生產(chǎn)個基于知識的有目標的活動。在設計的最初階段,設計者需要關于產(chǎn)品的技術要求(技術規(guī)范),有可能設計的技術要求不全面,或不完全正確,這就要求在動態(tài)設計過程中不斷充實或修正采用智能化系統(tǒng)電器計算機輔設計 在設計過程中一個成功的設計往往要反復多次,但在設計初期,要求采用試探法來確定最后設計的某個持征,而這種決策對設計結果產(chǎn)生的影響尚不知道,這個過程稱為設計的綜合。如上圖所示。還有一個重要的事實是,可以使用的知識不是一成不變的。開始設計時,知識是不完備的,在設計過程中,知識具有積累的功能。三、設計過程中的知識
6、知識對干產(chǎn)品設計的綜合、分析、評價是十分重要的,一個好的設計,往往取決于豐富而準確的知識。這些知識可以用一些規(guī)則來描述采用智能化系統(tǒng)電器計算機輔設計在設計過程中,綜合的目的是對模型的求精使后面的分析有滿意的結果。否則,在評價階段往往出現(xiàn)不能令人滿意的結果因而進行回溯查明求精的操作引起的結果與要求不一致的原因,并再進行求精。求精過程可以看成從巴知的規(guī)則集中選取一個子集加人到可用規(guī)則中。而分析和綜合相反,它是利用已選好的規(guī)則,可以把綜合、分析、評價與規(guī)則相結合。綜合:當某種情況出現(xiàn)時,在已知規(guī)則集合之中選取一個子集加入到可用規(guī)則集合中。分析:應用可用的規(guī)則集合。評價:如設計結果滿足要求,則結束。否
7、則,在可用規(guī)則集合中剔除引起失敗的規(guī)則從上述情況看出,設計過程和人工智能專家系統(tǒng)的工作過程極為相似。從可用規(guī)則集合和已知規(guī)則集合出發(fā),我們不難說明學習和規(guī)范的含義。如上所述,運用規(guī)則來描述設計過程中的知識是可行的,必須應用專家系統(tǒng)技術才能較好地解決上述問題。在具體設計過程中,一般包括以下幾種知識:(1) 產(chǎn)品的結構、原型知識:(2) )圖形知識:(3) 數(shù)學知識:(4) 設計規(guī)則:四、實現(xiàn)智能CAD的策略 傳統(tǒng)的CAD技術減輕了設計者的手工勞動,使設計過程更趨合理化。但從技術方面來看,為使設計者在整個產(chǎn)品的設計過程中從計算機得到創(chuàng)造性和智能化支持,新一代CAD系統(tǒng)智能CAD技術成為CAD領域的
8、主要研究內(nèi)容。 利用人工智能,尤其是專家系統(tǒng)技術,我們能夠做到: (1)設計過程中人類思維和問題求解的知識,通過知識表示技術和學習手段化成計算機能夠處理的形式; (2)將專家的知識以及標準的設計準則存儲于知識庫(及數(shù)據(jù)庫)中。使一般的采用智能化系統(tǒng)電器計算機輔設計設計者在計算機輔助下也能完成具有專家水平的高質(zhì)量設計,并使其提高設計技術,豐富知識和經(jīng)驗。 (3)特設汁目標、設計領域的知識描述、設計知識以及推理機制相互分離, 具有廣泛的適應性。該系統(tǒng)應具有以下幾個特點:(1)系統(tǒng)是一個軟件模塊集成化的環(huán)境,在設計的所有階段支持設計者。這意味著兩個事實:一是所有的設計工作,包括繪圖、計算、信息檢索、
9、工藝規(guī)劃等均能在同一系統(tǒng)上完成;二是所有設計所需求的信息均可以從系統(tǒng)中獲得,如過去完成的設計資料、專利信息、設計經(jīng)驗知識相技能等。(2)數(shù)據(jù)的描述方法是集成的,而且所有的設計階段唯一表示并普遍使用,也就是說設計模型的表示是唯一的。 (3)系統(tǒng)是智能化的,這是因為:首先是應具備智能化的人機界面來支持設計者其次是系統(tǒng)應具備智能的推理能力,使一個不熟練的設計考也能做出良好的設計,糾正錯誤,提出建議,回答問題等。(4)系統(tǒng)能夠節(jié)約整個設計過程的時間和費用,提高設計質(zhì)量。這是采用CAD技術的最終目的。五、開發(fā)智能CAD系統(tǒng)專家系統(tǒng) 近年來,人們迫切希望利用人工智能技術來解決那些用傳統(tǒng)的CAD技術難以解決
10、的工程設計問題。已著手研究出若干試驗性的基礎知識的CAD系統(tǒng),并且開始顯示出其優(yōu)越性。專家系統(tǒng)的概念還沒有一個規(guī)范他的公認定義。專家系統(tǒng)是一個基于知識的,程序設計方法建立起來的計算機系統(tǒng)(在觀看段主要表現(xiàn)為計算機軟件系統(tǒng))。它擁有某個特殊領域的專家的知識和經(jīng)驗,并能像專家那樣應用這些知識。通過推理,在那個領域內(nèi)做出智能決策,以解決通常需要專家的知識和經(jīng)驗才能解決的復雜問題。這一定義較準確地描述了專家系統(tǒng)的特征和功能,它有以下三方面的含義:(1)專家系統(tǒng)是軟件,但又具有智能而不同于一般的軟件。傳統(tǒng)軟件的程序采用智能化系統(tǒng)電器計算機輔設計設計方法是: 數(shù)據(jù)十算法程序它在處理人類知識方面卻存在著一些問題,因而導致了基于知識的程序設計方法的出現(xiàn),專家系統(tǒng)的出現(xiàn)。其主要持征是系統(tǒng)中有一個巨大的知識庫,存儲著某個領域的專門知有一個推理機。這種系統(tǒng)是以知識和推理機為中心的結構,可用下式表達:知識十推理系統(tǒng)(2)它的智能來源于專家的經(jīng)驗、知識及解決問題的訣竅要特征,知識庫又是專家系統(tǒng)的
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