汽轮机叶片知识库的研究.pdf

汽轮机叶片知识库的研究
口勝树新□宋□黄艳玲
1.无锡透平叶片有限公司江苏无锡214000
2.江南大学机械工程学院江苏无锡214122
摘要:介绍了规则推理和实例推理的技术原理及其混合方式,基于混合推理规则建立了汽轮机叶片知识库,以数据
库的形式进行存储。应用最近邻法对实例进行检索,并根据实际需要进行调用和修改,最后给出基于以上理论的知识库应
用实例。
关键词:汽轮机叶片数据库混合推理
中图分类号:TH162
文献标识码:A
文章编号:1000-4998(2015)01-0036-04
世界上第一个切削数据库,即1964年的本文将规则表述为一系列 IIF-THIEN语句(又称F
UTDATA切削数据库,该数据库在美国空军加工数
THEN规则或生产规则)。从语句中可以看出,规则有
据中心研发成功并首次推出。之后瑞典、徳国等多个两部分组成:IF部分和THEN部分。IF部分称前件或
国家也开始逐步建立自己的数据库,其中比较著名的条件,THEN部分称后件或结论。规则通过对前件进行
有1971年德国的 INFOS切削数据情报中心等。
逻辑判断,如果前件评佔为真(TRUE),那么断言后件
我国第一个切削数据库是“试验性车削数据库为事实,随之触发某一特定操作,否则不发生。一般规
TRN1O”,于1987年在成都工具研究所等建成功。1986则可以有多个条件和结论,利用逻辑运算符“和”、“或
年南京航空航天大学提出建立金属切削数据库,开发连接(可以混合使用)。所以规则可以表达成:
了 NAIMDS数据库系统,也是航空专用切削数据库
规则:IF条件
近年来又推出了 KBMDBS数据库系统,该系统是通用
AND条件2
切削数据库2。上世纪末,哈尔滨理工大学陆续建立
了十几种切削数据库系统,早期开发的代表是数控加
条件
工に参数切削数据库,最近几年则倾向于数据优化和智
THEN结论1
能数据库,开发了大型筒节切削参数优选数据库以及
针对航空航天典型零件的高速切削数据库等3。从
结论n
2000年开始,山车大学着手对数据库设计和建立开展
通过以上规则产生方式,结合叶片切削数据库系
研究工作,其研究焦点是针对高速切削加工技术的应统的工作内容和实现功能,进行规则表达。在实际加工
用,建立了混合推理高速切削数据库系统7。
中,一般是在一些已知条件下,根据提出的要求,进行
查询匹配,得到需要的未知条件。例如已知工件类别別、
1知识库的推理方法
工件材料名称、牌号、物理性能特点和状态、加工型面
由于描述事物的信息量大类多,单一的推理方法要求、加工表面的精度等信息,再根据工件的加工特征
往往无法进行准确合理的描述。尤其是叶片切削工艺要求,制定加エ艺流程,选用相应合理的加エ方式、
数据库系统,涉及叶片工件材料、刀具文件、机床信息
机床类型和型号、刀具型号(刀体、刀片和连接螺钉)
和叶片区域变切削参数信息等的数量丰富庞大,既有切削用量和切削液等未知信息,其中这些已知信息和
大量的离散型数据,也有彼此之间存在复杂联系的数未知信息可以在不同情况下相互转换。这个过程可与
据,因此本文采用规则和实例推理相结合的混合推理
生规则的表达方式相匹配,IF条件对应已知信息
的方法来建立数据库
THEN结论对应未知信息,工作流程如图1所示。
所谓规刃推理技术,就是利用规则进行知识的描
所谓实例推理技术,就是将对旧问题的成功解决
述,它不是简单将知识以陈述和静态方式描述为一系方法利用到类似的新问题中,或者进行调整改进后应
列事实,而是要描述为指导用户做什么或者在不同情用于新问题。其基本思想是相似、模糊相似或者类比,
况下如何决策的一系列规则。规则的表示方法有多种,即相似问题相似解决。叶片切削工艺数据库中根据不
同的叫片材料、加工要求、叶片结构和加工型面等条
文稿日期:2014年7月
2015/1
机械制造53卷第605期
→则1)て结论い
系统会输出相似度
输入条件
输入
和相应的解决方
规规
规则2
结论2}
案,用户根据相似则则
推结
匹配
规则3
结论3
度和解決方案的具理」实例推理切削用惫推荐
体内容是否能满足
实际需要来决定是
输出
是否N
重新输入
结论7
否进行修改。
匹配
实例修改
规则n
如果输人条件
完全足以进行实例
实例保存
结束
解决方案
推理的问题描述
▲图1规则推理流程图
时,则直接进入实
工艺卡片
件,需要制定相应的工艺流程。因此,当局部条件变化例推理过程,得出
时,工艺流程也只是局部变化,这就需要对相似工艺进解决方案并输出结
▲图3混合推理过程
行局部调整并存储,以节约时间和保证精确度。这种相果;如果用户需要的解决方案仅仅是规则结论时,则可
似工艺推理的思路是和实例推理技术的思想相契合以直接根据规则推理过程进行结果输出。由推理过程
的,因此可以比较好地采用实例推理技术。实例推理循的分析可以看出,根据已知条件和解决方案需求的不
环过程如图2所示。
司规则推理和实例推理都可以作为单独的推理工具,
得出规则结论,也可以相互结合进行推理。
①检索
实例
2知识库的检索技术
新问题
⑥改善
②重用
给定一个间题的描述,需要合适的检索算法,才能
实例库
快速准确地查询到实例存储库中最相似的解决方案。
本文利用最近邻法进行实例检索,通过比较新实例和
⑤保存
目标实例的相似度,进行最相似实彻的查找。
建议解
最近邻法(NNe)定义:
④检査
③修订
决方案
设实例u∈R,若存在实例c∈R,对所有实例c'∈
R,使SIM(u,c)SIM(a,c')成立,则将实例c称为实
新实例
新解决方
例z的最近邻居NNc。
▲图2实例推理循环过程框图
在叶片工艺实例中,一个实例系统拥有多个属性
根据以上对规则推理技术、实例推理技术的分析,特征,且不同实例各属性的阈值也不同。因此应用最近
可以看出,规则推理对机械加工中一些比较离散的数邻法进行相似计算,首先需要对实例的各个属性局部
据比较方便和高效,例如机床、刀具和切削介质等信相似度进行计算,然后进行权值分配后得到整体相似
息。但是规则推理完全依赖于专业知识,很容易遇到知度的复合算法,如下所示
识瓶颈,导致推理无法进行,而且规则推理在叶片切削
SIM(u,C)=SIM(lul, u2,..., u], [c1, C2,..., c1)
工艺数据库中有缺点,体现在不能对切削力和切削用
量这类连续性叶片加工信息进行推理,无法实现数据
库系统的主体功能。所以规则推理仅作为附加推理过式中:4为目标实例;c为实例库中的任一实例;[la1
程进行作用,辅助实例推理实现专业知识和经验积累n,,1]为目标实例み的n个属性;[c,c2,,cn]为实
的结合,以弥补两种推理技术単方面的缺陷,从而更准。例c的n个属性j(u,c)为目标实例ル和实例c第i