鑄造專(zhuān)家系統(tǒng)

1、Word文檔 鑄造專(zhuān)家系統(tǒng) 1 引 言 專(zhuān)家系統(tǒng)（Expert System），又稱(chēng)基于學(xué)問(wèn)的系統(tǒng)，是人工智能科學(xué)走向有用化討論中最引人注目的成就之一，專(zhuān)家系統(tǒng)產(chǎn)生于60年月中期，經(jīng)過(guò)三十余年的科學(xué)討論，理論和技術(shù)日臻完善，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越寬敞，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 專(zhuān)家系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)具有智能特點(diǎn)的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，能夠在某特定領(lǐng)域內(nèi)，仿照人類(lèi)專(zhuān)家思維求解簡(jiǎn)單問(wèn)題的過(guò)程。它具有啟發(fā)性、敏捷性、透亮性的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)工具大致可分為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（主要采納Lisp及Prolog語(yǔ)言）和專(zhuān)家系統(tǒng)外殼。在各種專(zhuān)家系統(tǒng)外殼中，尤以CLIPS和NEXPERT在鑄造中的應(yīng)用最為廣泛。一般專(zhuān)家系統(tǒng)由學(xué)問(wèn)庫(kù)、推

2、理機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)、學(xué)問(wèn)獵取機(jī)制、解釋機(jī)制以及人機(jī)界面組成. 學(xué)問(wèn)庫(kù)用以存放專(zhuān)家供應(yīng)的特地學(xué)問(wèn)。專(zhuān)家系統(tǒng)的問(wèn)題求解是運(yùn)用專(zhuān)家供應(yīng)的特地學(xué)問(wèn)來(lái)模擬專(zhuān)家的思維方式進(jìn)行招兵買(mǎi)馬以學(xué)問(wèn)庫(kù)是打算一個(gè)專(zhuān)家系統(tǒng)是否優(yōu)越的關(guān)鍵因素，專(zhuān)家系統(tǒng)的性能水平取決于學(xué)問(wèn)庫(kù)中所擁有學(xué)問(wèn)的數(shù)量和質(zhì)量。學(xué)問(wèn)表示采納產(chǎn)生式、框架和語(yǔ)意網(wǎng)絡(luò)等幾種形式，其中以產(chǎn)生式規(guī)章表示應(yīng)用最普遍，其模式為：IFTHEN。 數(shù)據(jù)庫(kù)用于存放系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中所需要和產(chǎn)生的所及信息。推理機(jī)是針對(duì)當(dāng)前問(wèn)題的信息，識(shí)別、選取、匹配學(xué)問(wèn)庫(kù)中規(guī)章，以得到問(wèn)題求解結(jié)果的一種機(jī)制。目前應(yīng)用較為廣泛的兩種推理方法分別為正向和反向推理。一般的鑄造問(wèn)題多為診斷性問(wèn)題，較多采納

3、反向推理。學(xué)問(wèn)獵取是專(zhuān)家系統(tǒng)的關(guān)鍵，也是專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的瓶頸問(wèn)題，通過(guò)學(xué)問(wèn)獵取機(jī)制可以擴(kuò)充和修改學(xué)問(wèn)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)家系統(tǒng)的自我學(xué)習(xí)。解釋機(jī)制能夠依據(jù)用戶(hù)的提問(wèn)，對(duì)結(jié)論、求解過(guò)程以及系統(tǒng)當(dāng)前的求解狀態(tài)供應(yīng)說(shuō)明。用戶(hù)界面則為人機(jī)間相互交換信息供應(yīng)了必要的手段。 鑄造生產(chǎn)中影響鑄件質(zhì)量的因素錯(cuò)綜簡(jiǎn)單，專(zhuān)家的豐富閱歷和詳細(xì)指導(dǎo)對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)鑄件起到重要的作用，因此專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)在鑄造中的應(yīng)用特別必要，甚至有人指出專(zhuān)家系統(tǒng)將成為將來(lái)鑄造業(yè)的一個(gè)重要打算因素。 2、專(zhuān)家系統(tǒng)在鑄造工藝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 鑄造工藝歷史悠久，長(zhǎng)期以來(lái)始終是一種手工閱歷的積累。雖在近年來(lái)鑄造工藝CAD取得了很大進(jìn)展，但由于鑄造工藝設(shè)計(jì)涉及多學(xué)科學(xué)

4、問(wèn)，各種影響因素眾多且關(guān)系簡(jiǎn)單，在實(shí)際生產(chǎn)中，即便較為成熟的工藝也可能消失問(wèn)題，因此閱歷顯得極為重要。這些閱歷和規(guī)律往往又是對(duì)多種影響因素綜合作用的歸納，難以用一種理論或模型加以描述。而具有人工智能的專(zhuān)家系統(tǒng)能夠模擬鑄造專(zhuān)家的決策過(guò)程對(duì)簡(jiǎn)單狀況加以推理和推斷，使工藝設(shè)計(jì)更為合理。 2.1 鑄造方法選擇中的專(zhuān)家系統(tǒng) 選擇適當(dāng)?shù)蔫T造方法是鑄造工藝設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ)。由于各種打算因素錯(cuò)綜簡(jiǎn)單，采納專(zhuān)家系統(tǒng)可將各種因素間的關(guān)系規(guī)范化，給出統(tǒng)一的思索挨次，全面、合理、快速地選擇鑄方法。在鑄方法選擇的過(guò)程中，主要是對(duì)規(guī)章的管理和運(yùn)算的匹配，所以鑄造方法選擇專(zhuān)家系統(tǒng)多基于產(chǎn)生式規(guī)章的學(xué)問(wèn)表達(dá)。 典型的有西北工

5、業(yè)高校采納C語(yǔ)言構(gòu)建的一個(gè)鑄造工藝CAD產(chǎn)生式專(zhuān)家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具。它能供應(yīng)近七種鑄造方法，其中學(xué)問(wèn)庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)采納兩種耦合方式，實(shí)現(xiàn)了閱歷與標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合的設(shè)計(jì)模式。 2.2 專(zhuān)家系統(tǒng)在澆冒系統(tǒng)中的討論和應(yīng)用 鑄件質(zhì)量在很大程度上取決于澆冒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的澆冒系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要依據(jù)流淌和傳熱的一些基本概念及閱歷，閱歷學(xué)問(wèn)在設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要作用，因此在澆冒系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入專(zhuān)家系統(tǒng)可行、有用，具有很多優(yōu)點(diǎn)。 （1） 將鑄造工藝設(shè)計(jì)者及專(zhuān)家長(zhǎng)期積累的豐富閱歷儲(chǔ)儲(chǔ)存到學(xué)問(wèn)庫(kù)中，以利今后借鑒。 （2） 一般工藝設(shè)計(jì)人員也可借助專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行新鑄件的澆冒系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 （3） 采納專(zhuān)家系統(tǒng)能夠削減澆冒系統(tǒng)設(shè)計(jì)的校核時(shí)間，從而

6、降低成本、縮短開(kāi)發(fā)周期。 （4） 經(jīng)專(zhuān)家系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)的澆冒系統(tǒng)可用于數(shù)值模擬過(guò)程。 冒口設(shè)計(jì)依據(jù)閱歷準(zhǔn)則，諸如Chvorinov準(zhǔn)則計(jì)算鑄件凝固時(shí)間，最終確定冒口的尺寸和位置，詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程如圖2所示。鑄件的幾何特征，諸如鑄件邊界、砂芯位置、厚壁區(qū)域和流道等對(duì)澆冒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。 近來(lái)有人對(duì)輕合金、鑄鋼和球墨鑄件的澆冒系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)章進(jìn)行了系統(tǒng)的歸納和討論。關(guān)鍵的分型設(shè)計(jì)也有具體的分析和總結(jié)。華南理工高校采納 Turbo-Prolog語(yǔ)言編制的壓鑄工藝參數(shù)設(shè)計(jì)及缺陷推斷專(zhuān)家系統(tǒng)。文中提出了壓鑄工藝參數(shù)和缺陷推斷的參數(shù)設(shè)計(jì)多途徑設(shè)計(jì)方法，即按人工設(shè)計(jì)思路和計(jì)算機(jī)自動(dòng)搜尋差別的幫助設(shè)計(jì)法。在基礎(chǔ)工藝

7、參數(shù)設(shè)計(jì)部分，以速度、溫度、壓力和時(shí)間為主導(dǎo)，確定充填時(shí)間、內(nèi)澆口速度及尺寸、慢壓射速度和快壓射位置及速度。 沈陽(yáng)工業(yè)高校在軋鋼機(jī)機(jī)架鑄造工藝 CAD中用專(zhuān)家系統(tǒng)擬定工藝方案，建立了相應(yīng)的學(xué)問(wèn)層次結(jié)構(gòu)模型，不同層次上的學(xué)問(wèn)采納不同的表示方法和推理策略。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了造型、制芯方法、鑄造種類(lèi)選擇、澆注位置、分型面選擇以及澆冒系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 3、工藝裝備設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng) 西北工業(yè)高校用 C語(yǔ)言構(gòu)建了一個(gè)結(jié)構(gòu)完整、功能基本齊全的鑄造工藝裝備 CAD專(zhuān)家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具。系統(tǒng)由事實(shí)庫(kù)、學(xué)問(wèn)庫(kù)、編輯系統(tǒng)、編譯器、推理機(jī)、解釋器、數(shù)據(jù)庫(kù)等部分構(gòu)成。適用于鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)全過(guò)程的子專(zhuān)家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。 鑄造工藝裝備專(zhuān)家系

8、統(tǒng)是一個(gè)基于產(chǎn)生式規(guī)章的具有詢(xún)問(wèn)型、規(guī)章型和設(shè)計(jì)型綜合特點(diǎn)的專(zhuān)家系統(tǒng)。規(guī)章主要針對(duì)工藝流程，設(shè)計(jì)主要是依據(jù)工藝技術(shù)要求來(lái)形成最佳方案。其功能是：(1)在設(shè)計(jì)流程中完成推理決策；(2)在非設(shè)計(jì)時(shí)要能供應(yīng)詢(xún)問(wèn)，如數(shù)據(jù)查詢(xún)、學(xué)問(wèn)查詢(xún)、標(biāo)準(zhǔn)詢(xún)問(wèn)等。 4、型砂質(zhì)量管理專(zhuān)家系統(tǒng) 型砂質(zhì)量管理專(zhuān)家系統(tǒng)是針對(duì)流水線(xiàn)生產(chǎn)模式型砂質(zhì)量管理與掌握而研制的，其目的是保證生產(chǎn)線(xiàn)上大批量型砂質(zhì)量適合鑄造條件要求并保持相對(duì)穩(wěn)定，從而保證鑄件廢品率降低，質(zhì)量高而且穩(wěn)定。 清華高校研制的型砂質(zhì)量管理專(zhuān)家系統(tǒng)是在PC/XT，AT及PC-286等微型機(jī)上用GCLISP語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊和分析模塊，分析模塊中包含了

9、型砂質(zhì)量分析模塊和鑄件缺陷分析模塊等內(nèi)容。主要由以下幾部分組成： 1） 數(shù)據(jù)庫(kù) 包括靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)日常檢驗(yàn)型砂性能等信息數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)推理過(guò)程中信息的輸入及選擇和存儲(chǔ)中間結(jié)果。為實(shí)現(xiàn)上述功能，該專(zhuān)家系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊和分析模塊。在分析模塊中包含了型砂質(zhì)量分析模塊和鑄件缺陷分析模塊等內(nèi)容； 2） 學(xué)問(wèn)庫(kù) 專(zhuān)家系統(tǒng)全部學(xué)問(wèn)的綜合； 3） 規(guī)律推理機(jī) 推理和掌握策略的實(shí)現(xiàn)部分，通過(guò)正向、反向和混合推理方式獲得對(duì)整個(gè)框架的評(píng)定結(jié)果； 4） 自動(dòng)學(xué)習(xí)機(jī) 通過(guò)鑄件廢品數(shù)據(jù)庫(kù)與型砂性能等相關(guān)因素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行定期處理，從而使該專(zhuān)家系統(tǒng)的學(xué)問(wèn)庫(kù)能動(dòng)態(tài)的與生產(chǎn)保持全都，確保專(zhuān)家系統(tǒng)的有用性和牢靠性。 該系統(tǒng)采納如下兩種方法檢驗(yàn)和評(píng)