面向對象永磁直流力矩電機電磁設計專家系統
袁斌 盛劍霓 邱元仁(西安交通大學710049)
【摘 要】在分析了現有電機設計專家系統與實際要求的差距后，提出了利用面向對象方法開發電機設計專家系統的觀點，并通過一個面向對象的永磁直流力矩電機電磁設計專家系統的實際開發，在知識描述、知識調用以及模擬人類設計專家的思維等方面進行了新的嘗試，彌補了原有專家系統的不足，取得了令人滿意的效果。
l引 言
計算機與場分析技術的發展、進步，促使越來越多的設計人員將場分析技術引入到傳統電機設計的循環之中，以提高設計結果的可靠性與準確性。與此相應，通過模擬專家的思維，運用電機設計的專門知識(含專家的啟發式知識)進行電機設計的專家系統。欲實現電機設計全過程的自動化，就應把求解電機電磁場****方法——有限元方法嵌入設計軟件，發展以有限元方法為核心的未來設計軟件。
現有電機設計專家系統中，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構。但是，這種方法缺乏描述使用框架中知識的能力，近年，人工智能領域大量應用的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，使得面向對象方法極可能成為開發新型電機設計專家系統的有效工具。
本文介紹開發的一個以場、路分析為核心的面向對象永磁直流電機電磁設計專家系統。
2面向對象方法概述
面向對象的設計方法是一種圍繞真實世界的概念組織系統的全新的系統設計方法。
一個面向對象的軟件一般只由對象組成。軟件運行就是通過對象之間的消息傳送，促使對象群協同完成任務。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(如電機零部件的結構尺寸)和操作(如零部件的設計方法)封裝而成。當類的屬性被賦予具體值之后，類將因此在計算機中相應生成一個具體對象。此外，類或對象還具有繼承、多態等特性，這些特性都極大地增加了面向對象方法的性能。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計中的知識
根據定義，知識由特定領域的描述、關系和過程組成。在直流永磁力矩電機的電磁設計中，則既存在諸如電機性能、結構和設計規范等描述性知識，也存在循環，場、路分析方法、性能核算方法、零部件設計、調整規則等過程性知識。描述性知識反映了問題域內事物的事實和關系，過程性知識則反映了操縱已有數據和描述性知識進行電機設計的全過程。其中，屬于描述性知識的電機結構可根據其組成細分為定子、轉子，轉子又可分為軸、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，循環是傳統電機方案設計基本準則的反映，展示方案設計的全過程。在有限元方法嵌入后，該循環將包括場、路分析方法、電機性能核算方法、零部件設計、調整規則以及所有的描述性知識。這些知識用語義網絡表示即為圖2。
此外，電機設計過程中還應盡量重用已有的零部件，用以節省新型電機的生產成本。因此，已有產品的描述也應作為描述性知識的一種列入電機設計的知識體系中。
4知識的表示
本系統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為對象配備一規則庫和相應的規則推理機，用以存儲、使用零部件的設計、調整規則。規則的表示形式為：
[…]表示括號中的項可省略。規則庫則由用于存儲規則的hash表和相應的庫管理
操作組成。hash表的具體形式見圖3。
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