面向对象永磁直流力矩电机电磁设计专家系统
袁斌 盛剑霓 邱元仁(西安交通大学710049)
【摘 要】在分析了现有电机设计专家系统与实际要求的差距后，提出了利用面向对象方法开发电机设计专家系统的观点，并通过一个面向对象的永磁直流力矩电机电磁设计专家系统的实际开发，在知识描述、知识调用以及模拟人类设计专家的思维等方面进行了新的尝试，弥补了原有专家系统的不足，取得了令人满意的效果。
l引 言
计算机与场分析技术的发展、进步，促使越来越多的设计人员将场分析技术引入到传统电机设计的循环之中，以提高设计结果的可靠性与准确性。与此相应，通过模拟专家的思维，运用电机设计的专门知识(含专家的启发式知识)进行电机设计的专家系统。欲实现电机设计全过程的自动化，就应把求解电机电磁场****方法——有限元方法嵌入设计软件，发展以有限元方法为核心的未来设计软件。
现有电机设计专家系统中，常用的知识表示方法为框架表示法。该方法在知识描述方面能高度模拟人脑对实体多方面、多层次
国家教委博士点基金资助项目的存储结构。但是，这种方法缺乏描述使用框架中知识的能力，近年，人工智能领域大量应用的00方法及语言，不但具有自然表述描述性知识的能力，还具备对过程性知识(如有限元方法)进行表述的能力。这些能力连同00程序具有的易维护、易扩充特性，使得面向对象方法极可能成为开发新型电机设计专家系统的有效工具。
本文介绍开发的一个以场、路分析为核心的面向对象永磁直流电机电磁设计专家系统。
2面向对象方法概述
面向对象的设计方法是一种围绕真实世界的概念组织系统的全新的系统设计方法。
一个面向对象的软件一般只由对象组成。软件运行就是通过对象之间的消息传送，促使对象群协同完成任务。这其中，对象由称为“类”的模板生成。类是由真实世界的概念的属性(如电机零部件的结构尺寸)和操作(如零部件的设计方法)封装而成。当类的属性被赋予具体值之后，类将因此在计算机中相应生成一个具体对象。此外，类或对象还具有继承、多态等特性，这些特性都极大地增加了面向对象方法的性能。其中，继承性是指，如果a为父类，b为子类，b对a继承。那么，b类在拥有自身专用属性和操作的同时，还将自动拥有a类的所有属性和操作。多态性则说的是，同一类中，可存在名字相同，作用不同的多个操作。
3永磁直流力矩电机电磁设计中的知识
根据定义，知识由特定领域的描述、关系和过程组成。在直流永磁力矩电机的电磁设计中，则既存在诸如电机性能、结构和设计规范等描述性知识，也存在循环，场、路分析方法、性能核算方法、零部件设计、调整规则等过程性知识。描述性知识反映了问题域内事物的事实和关系，过程性知识则反映了操纵已有数据和描述性知识进行电机设计的全过程。其中，属于描述性知识的电机结构可根据其组成细分为定子、转子，转子又可分为轴、铁心和绕组，整台电机用图形表示即为图1。
在过程性知识内，循环是传统电机方案设计基本准则的反映，展示方案设计的全过程。在有限元方法嵌入后，该循环将包括场、路分析方法、电机性能核算方法、零部件设计、调整规则以及所有的描述性知识。这些知识用语义网络表示即为图2。
此外，电机设计过程中还应尽量重用已有的零部件，用以节省新型电机的生产成本。因此，已有产品的描述也应作为描述性知识的一种列入电机设计的知识体系中。
4知识的表示
本系统主要通过多个具备知识存储及使用功能的对象(或称智能体)对其加以表示。其中，智能体的详情为，①利用对象的属性记录描述性知识，如零部件的几何尺寸、材料的名称和规格型号等。②用操作表述过程性知识，如电机的性能核算方法、零部件的绘制、场图的绘制等过程。③为对象配备一规则库和相应的规则推理机，用以存储、使用零部件的设计、调整规则。规则的表示形式为：
[…]表示括号中的项可省略。规则库则由用于存储规则的hash表和相应的库管理
操作组成。hash表的具体形式见图3。
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