第三章

汽車智能設(shè)計08智能cad

傳統(tǒng)的CAD技術(shù)都以數(shù)值計算為基礎(chǔ)，它不包括符號推理，即沒有分析問題和解決問題的能力。智能CAD的概念及其發(fā)展傳統(tǒng)CAD技術(shù)的局限性一般來講，工程設(shè)計大致可以分為兩種工作：一類是數(shù)值計算，包括計算、分析、繪圖等;

另一類是符號推理，包括方案設(shè)計、評價、決策、結(jié)構(gòu)設(shè)計等。

(4)ICAD支持復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計的范圍應(yīng)包括產(chǎn)品需求分析、方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、可制造性分析、工程分析、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、詳細設(shè)計和運動仿真等環(huán)節(jié)。

智能CAD的概念

智能CAD是人工智能（AI）和CAD技術(shù)相結(jié)合的一門綜合性研究領(lǐng)域，其英文名為IntelligentCAD，簡寫為ICAD。

定義：ICAD是一種由多個智能體（或稱專家系統(tǒng)）與多種CAD功能模塊有機集成的支持產(chǎn)品設(shè)計的復(fù)雜系統(tǒng)。(1)ICAD是傳統(tǒng)CAD技術(shù)與專家系統(tǒng)技術(shù)的有機集成。(2)ICAD中一般包含有多個專家系統(tǒng)，或稱智能體

(3)ICAD系統(tǒng)應(yīng)該是為復(fù)雜產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計、革新設(shè)計或變型設(shè)計提供支持環(huán)境或工作平臺。

集成化智能設(shè)計（integratedintelligentCAD，IICAD）系統(tǒng)是智能CAD的高級階段，代表了ICAD的發(fā)展方向。智能CAD的發(fā)展

根據(jù)智能化的水平，可將ICAD的發(fā)展分為初級和高級兩個階段。1．ICAD的初級階段—設(shè)計型專家系統(tǒng)

2．ICAD的高級階段—面向動態(tài)聯(lián)盟的集成化智能設(shè)計系統(tǒng)

方案的形成過程可以看作為一個推理的過程，它的輸入是已有的設(shè)計數(shù)據(jù)和設(shè)計知識，ICAD系統(tǒng)借助于推理，如正向推理、反向推理、混合推理等，由計算機得出設(shè)計的方案。智能CAD的方法與應(yīng)用8.2.1面向方案形成過程的智能CAD方法

方案是一個設(shè)計的核心，它表示設(shè)計結(jié)果或接近設(shè)計結(jié)果，所以，智能CAD的一類方法，自然是面向方案形成過程的，具體如下：1．基于推理的設(shè)計方法

方案的形成過程可以看成是一個約束滿足問題，即所有的設(shè)計要求與限制都可被看作是對變量的約束，而最終的方案則是滿足所有的約束條件后的設(shè)計。2．基于搜索的方法

如果把設(shè)計的各種可能的方案組合成為設(shè)計空間，那么設(shè)計過程可被看成是在設(shè)計空間中的解的搜索，設(shè)計的結(jié)果即是對應(yīng)于設(shè)計空間中的某個點（一種設(shè)計方案）。3．基于約束滿足的設(shè)計方法

(4)根據(jù)一定的策略將新實例加入到實例庫中。基于設(shè)計對象表達的智能CAD方法

從設(shè)計對象表達的角度出發(fā)，人們提出了更適合于設(shè)計問題求解的智能CAD方法：基于實例的設(shè)計方法（CBD）和基于原型的設(shè)計方法（PBD）。1．基于實例的設(shè)計方法一個典型的CBD過程包括以下步驟：(1)根據(jù)當(dāng)前的設(shè)計問題從實例中檢索出相應(yīng)的實例。

(2)調(diào)整該實例中的求解方案，使之適合于求解當(dāng)前的設(shè)計問題。

(3)求解當(dāng)前設(shè)計問題并形成新的實例。2．基于原型的設(shè)計方法

設(shè)計原型是一些經(jīng)驗性的設(shè)計要素的組合，概括了一類事物的基本特征或共同屬性，是對一類事物的抽象。一類設(shè)計對象的原型可用如下方式表示：原型知識=原型+變換規(guī)則+范例原型=子原型+結(jié)構(gòu)關(guān)系+特性基于原型的設(shè)計系統(tǒng)須具備以下兩種學(xué)習(xí)能力：(1)從實例中進行學(xué)習(xí)。(2)從類比中進行學(xué)習(xí)。

智能CAD的應(yīng)用1．自動方案生成2．智能交互3．智能顯示人類提出設(shè)計的要求，有計算機來模擬設(shè)計師，自動地設(shè)計出形式多樣的且能滿足設(shè)計要求的設(shè)計方案來。系統(tǒng)可以用戶的輸入信息為基礎(chǔ)，通過計算機已具備的知識和推理自動獲得更多的信息。此外，結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)和自然語言理解，計算機只要接受用戶簡短的語言描述，就可以知道輸入什么圖形。自動搭配色彩；真實感方面4．自動數(shù)據(jù)獲取

8.3知識的表示

知識是人類對于客觀事物規(guī)律性的認識。知識可劃分為兩個層次，即領(lǐng)域知識和元知識，其中元知識是“關(guān)于知識的知識”。

知識的表示就是研究如何用最合適的形式來組織知識，使其對所需解決的問題最為有利。

8.3.1謂詞邏輯

1．命題演算

2．謂詞演算

知識用規(guī)則表示的專家系統(tǒng)，稱為基本規(guī)則的專家系統(tǒng)或稱為產(chǎn)生式系統(tǒng)，這是專家系統(tǒng)中用得最多的一種知識表示方法。一個產(chǎn)生式系統(tǒng)由規(guī)則庫、綜合數(shù)據(jù)庫和推理機三個部分組成。8.3.2框架結(jié)構(gòu)框架是一種描述立體形態(tài)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。8.3.3產(chǎn)生式表示法IF<前提事實1為真>且

<前提事實2為真>且┇

<前提事實n為真>THEN<結(jié)論1><結(jié)論2>┇<結(jié)論m>

1．規(guī)則庫

產(chǎn)生式系統(tǒng)中所有規(guī)則組成的集合稱為規(guī)則庫，或稱為知識庫。

產(chǎn)生式規(guī)則實質(zhì)上就是一個以IFx為真，THEN執(zhí)行y的形式表示的語句，即：2．綜合數(shù)據(jù)庫

綜合數(shù)據(jù)庫有時也稱作語境（上下文），它是規(guī)則所涉及的對象。

工程設(shè)計專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，多半采用樹結(jié)構(gòu)或?qū)哟涡缘臉浠蚓W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。3．推理機

推理機可以根據(jù)當(dāng)前語境的狀態(tài)，控制下一步應(yīng)選擇哪一個規(guī)則。產(chǎn)生式系統(tǒng)的最大特點是模塊性和自然性。

似然推理和模糊推理是不精確推理的兩種主要表現(xiàn)形式。8.4知識推理目前，常用的推理方法有以下四類：(1)演繹推理。

演繹推理也稱為單調(diào)推理。演繹推理是在已知領(lǐng)域一般性知識的前提下，通過演繹求解一個具體問題或證明一個結(jié)論的正確性。(2)歸納推理。

歸納推理則是一種需要有知識生殖的過程，即它是由一類事物的大量事例推出該類事物普遍規(guī)律的一種推理方法。(3)不精確推理。(4)非單調(diào)推理。