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大功率整流电源智能CAD系统 | |
http://www.dykf.com 2009/3/22 电源开发网 | |
Abstract:This paper presents an intelligent method for designing power rectifer. In view of design characteristics of power rectifer, the technologies of expert system and database are used to develop the intelligent CAD software packgage. So the automatic intelligence design is realized in power rectifier field. Keyword:CAD rectifer expert system 1 前言 3 智能设计系统的结构 整流电源智能CAD系统的设计体现了系统集成思想。利用Windows进程间通信(IPC)功能,将专家系统与机械CAD、电子CAD、CAE及其它系统和技术文档有机地结合在一起。系统结构见图2。 其中调度模块负责设计进程及用户界面的管理,并协调专家系统模块、数据库模块、参数化绘图模块、复合文档管理四个模块的动作。专家系统模块负责处理电源方案设计。 数据库模块采用Microsoft Access设计,它符合SQL标准。由条件数据库、目标数据库、元件材料库和典型设计库组成。条件数据库包括对整流电源的设计要求;目标数据库存放由专家系统推理或参数计算程序求得的结果;元件材料库存放设计所需各种元器件及材料性能参数、价格等数据;典型设计库存放设计工程师常用的典型设计。以上数据库均可方便地维护。 参数化绘图模块编程采用VB,把专家系统推理或计算的结论动态传递给VB-ADS应用程序的外部定义函数,实现参数化绘图。采用VB开发AutoCAD参数化绘图模块,它的速度优于Au-to LISP,开发效率优于C++。 复合文档管理模块用于集中管理CAD设计过程中不同格式的数据文件,通过OLE应用程序,可方便地在同一集成环境下查询、浏览甚至编辑不同格式的数据文件。 4 主要技术实现 4.1 专家系统的实现 系统采用面向对象的技术实现知识的表示,将多种单一知识表达方法:规则、框架和过程组成一种统一的知识表达模型。它以对象为中心,将对象的属性、动态行为特征和处理等有关知识封装在表达对象的结构中。具体实现采用框架结构来建立统一的知识表达模型,其基本结构由关系槽、属性槽、方法槽与规则槽所组成。关系槽表达对象之间的静态关系;属性槽表达设计对象数据的静态属性;方法槽用来存放对象的方法;规则槽用来存放产生式规则集。 大功率整流电源的设计工作按分层模块化的设计思想从上到下进行分解,建立了框架类树。主要应用输入参数框架类、主整流方案框架类、冷却系统框架类、保护系统框架类、控制系统框架类。由这些框架类生成初始事实文件,经过系统推理后得到与初始事实相应的设计结果。 系统的知识库是由一系列框架类构成的树形链的结构,采用树形推理链的控制策略来设计推理机。正向推理机由树形推理链来进行推理。设计型专家系统的知识库、规则中嵌套着计算和过程,因此在推理过程中不仅要考虑单一的陈述性语句匹配,还要完成计算、赋值等过程。这种能处理多种知识的推理机,提高了推理的灵活性。 4.2 专家系统和绘图系统的链接 将专家系统与绘图系统进行链接,是为了克服传统专家系统缺乏图形表示的缺点,并满足将设计结果用图形表示的需求。系统选用支持对象链接与嵌入(OLE)、动态数据交换(DDE)功能的AutoCAD作为图形支持。 系统建立了一个OLE客户应用程序,把Auto-CAD的图形结果链接到专家系统中,为专家系统提供了图形库,使用户在专家系统中可以浏览图形,并且可以激活OLE服务程序,用AutoCAD对图形对象进行编辑。 专家系统的处理结果需要送入图形处理系统绘制图形,系统采用VB-ADS应用程序建立起专家系统与AutoCAD之间的DDE通道,并通过它把专家系统的推理结论传递给VB-ADS应用程序,进行参数化绘图。 4.3 资源管理型用户界面 整流电源的设计流程表现为树型结构,在根层为项目集,了层依次为子系统层、子系统各模块层。系统采用资源管理器型界面正好符合其设计特点。利用VB5.0提供的Tree View控件、List View控件和Image List控件完成。Tree View控件的节点集(Nodes)表现结构的层次性,List View控件表现数据细节,Image List控件与Tree View控件和List View控件结合使用,为其提供图形资源,从而节省了系统资源。 5 设计实例 应用开发的CAD系统设计年产五万吨铝电解工程整流机组,基础原始数据及要求见表1 系统的主整流方案为:采用三相桥式同相逆并联整流结构,系统由4个整流机组组成,每机组有两台整流柜,组成4×2×6脉波。两台整流柜配备一台整流变压器。整流柜由12个桥臂构成,每臂并联7只ZPX3000A/2400V整流元件。每台整流柜由84只整流元件及84只快速熔断器组成。主要性能指标为:额定输出整流电压590V,额定输出整流电流4×(2×31500)A,过载能力150%一分钟,机组输出脉波数12,系统输出脉波数48,装置额定功率损耗89.92kw/每柜,整流效率为99.51%,电流储备系数为3.44,电压储备系数为3.7,稳流精度为1%,冷却方式采用纯水强迫循环冷却,柜体结构形式为GGD型冷弯型钢。上述设计结果达到了要求的性能指标。 6 结论 1、在研究大功率整流电源CAD软件时,利用有关专家知识建立专家系统,使CAD系统具有一定的智能。应用面向对象的编程技术,开发出CAD系统,应用该系统设计出了比较满意的整流电源,说明系统具有较好的实用性。 2、利用OLE、DDE强大的进程间通信功能,建立专家系统与图形处理系统之间的动态数据交换应用程序,以及其它复合技术文档之间的热链接,系统集成度高,输出丰富,使用方便。 3、研究了大功率整流电源CAD数据结构特点,开发了资源管理树型用户界面,清晰描述了各组成部分的联系,直观地表达了CAD的设计过程,操作界面符合工程习惯。 4、系统尚需不断扩充知识库,使之具有更丰富的人类专家智能。 参考文献 1 Nbolunt G, Clarke S. Artifical Intelligent and Design Au-tomation System. Journal of Engineering Design, 1994,5(4):299~314. 您打印的此文来自: |
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作者:孙德新 来源:《电源世界》 点击数: |
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