引言

　　從程序設(shè)計(jì)的角度介紹了使用Visual C++進(jìn)行汽車制動專家系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計(jì)和知識庫建立的方法宰掉。其中人機(jī)界面設(shè)計(jì)采用了CJLibrary開發(fā)工具拄抄；知識庫的建立采用了模塊化程序設(shè)計(jì)方法阐祭；數(shù)據(jù)管理引入了參數(shù)模塊的概念疲席。最后利用CA6471型輕型客車的參數(shù)對專家系統(tǒng)的計(jì)算和分析功能進(jìn)行了測試沦望，結(jié)果顯示汽車制動專家系統(tǒng)已基本達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 
   
  　  專家系統(tǒng)自20世紀(jì)60年代末誕生以來台古，一直是人工智能領(lǐng)域最活躍的一個(gè)分支慨醒。如果在汽車制動領(lǐng)域引入專家系統(tǒng)將會有很廣闊的應(yīng)用前景蚊凫。
   
  　  1、系統(tǒng)的功能
   
    　汽車制動專家系統(tǒng)是汽車制動性能分析和計(jì)算的綜合性軟件阐合，能夠模擬專家的思維肛英。汽車制動專家系統(tǒng)包括知識庫、推理機(jī)颤与、動態(tài)數(shù)據(jù)庫和自學(xué)習(xí)模塊 水导。其中，知識庫共包括20多項(xiàng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目继找，涉及汽車制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各種
設(shè)計(jì)技巧。推理機(jī)對知識庫的計(jì)算結(jié)果以設(shè)計(jì)任務(wù)為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行推理和優(yōu)化逃沿，是實(shí)現(xiàn)真正專家推理的關(guān)鍵部分婴渡，動態(tài)數(shù)據(jù)庫用于管理和存儲輸入、輸出數(shù)據(jù)及中間計(jì)算結(jié)果凯亮。自學(xué)習(xí)模塊是專家系統(tǒng)運(yùn)用數(shù)據(jù)庫存儲的數(shù)據(jù)和知識庫的知識不斷豐富和提高自身處理問題能力的模塊边臼。
   
    　2、人機(jī)界面設(shè)計(jì)
   
   　 汽車制動專家系統(tǒng)的計(jì)算和分析內(nèi)容很多假消，功能也很強(qiáng)大柠并。各功能之間既相互獨(dú)立又相互依賴，這就需要一個(gè)好的人機(jī)界面將這些內(nèi)容有序地組織起來富拗。另外臼予，好的界面對于專家系統(tǒng)的用戶也是一個(gè)好的使用向?qū)А?br>   
    　2.1 人機(jī)界面設(shè)計(jì)需解決的問題
   　
   　 一般計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序的計(jì)算內(nèi)容和操作項(xiàng)目都設(shè)計(jì)成菜單管理。但是啃沪，汽車制動專家系統(tǒng)不適合用菜單管理粘拾。① 它包含的計(jì)算內(nèi)容和操作項(xiàng)目有20多項(xiàng)，很難用菜單管理起來创千。更主要的是每個(gè)計(jì)算項(xiàng)目還包括數(shù)個(gè)小的計(jì)算和操作內(nèi)容奥债，這就使菜單管理方法更難以實(shí)現(xiàn)。② 專家系統(tǒng)中各計(jì)算項(xiàng)目之間是相互聯(lián)系的揖姆，如果將它們分別安排在不同的菜單中窥俊，相互調(diào)用的時(shí)候會很不方便。③專家系統(tǒng)包括汽車制動領(lǐng)域很多方面的知識和設(shè)計(jì)技巧眼厕，能夠解決多方面問題煮泪，因此專家系統(tǒng)的界面上應(yīng)該全面體現(xiàn)出各種功能模塊。④ 從計(jì)算結(jié)果的可視化的角度來看织鳖，專家系統(tǒng)要輸出大量的性能曲線圖和計(jì)算數(shù)據(jù)表格激点，應(yīng)該把這些結(jié)果顯示在程序的主界面上，使用戶一目了然卷哟。出于以上4方面的考慮采用了以下的界面設(shè)計(jì)方案开辫。
   
   　 2.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)方案

 　   采用Visual C++程序設(shè)計(jì)的CJLibrary界面開發(fā)工具生成OutLook風(fēng)格的程序界面扇蚯。界面包括4個(gè)　區(qū)域。最左邊的區(qū)域包括20多個(gè)滾動條颤榛，囊括汽車制動專家系統(tǒng)的20多項(xiàng)計(jì)算項(xiàng)目柿糖。鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊任意計(jì)算項(xiàng)目滾動條，該計(jì)算項(xiàng)目所需參數(shù)輸入項(xiàng)和包含的計(jì)算內(nèi)容就會顯示惰瓜。用戶輸入?yún)?shù)后否副，點(diǎn)擊任意計(jì)算項(xiàng)目即可完成相應(yīng)的計(jì)算和操作，計(jì)算結(jié)果和必要的說明顯示在視圖區(qū)和注釋區(qū)崎坊。左邊第二個(gè)區(qū)域顯示的是專家系統(tǒng)各計(jì)算項(xiàng)目中操作內(nèi)容的目錄樹备禀，主要顯示已經(jīng)完成的和正在進(jìn)行的計(jì)算項(xiàng)目。

  　  2.3 參數(shù)的輸人
   
   　 系統(tǒng)中每一組計(jì)算項(xiàng)目下都有一個(gè)參數(shù)輸入對話框奈揍。用于輸入該計(jì)算項(xiàng)目中各項(xiàng)計(jì)算和操作內(nèi)容必需的數(shù)據(jù)曲尸。參數(shù)輸入對話框要和參數(shù)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這樣可以提高數(shù)據(jù)輸入的效率男翰，增強(qiáng)數(shù)據(jù)輸入的靈活性另患。
   
  　  3、系統(tǒng)知識庫的建立
   
   　 知識庫是存儲于計(jì)算機(jī)中的知識的集合蛾绎，是制動專家系統(tǒng)的核心之一昆箕。知識庫對知識的表示和組織直接關(guān)系到推理機(jī)工作效率的高低，因此建立高效合理的知識庫對于制動專家系統(tǒng)的開發(fā)是至關(guān)重要的租冠。
   
  　  3.1 系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)
   
       知識庫中既包括汽車整車制動性能設(shè)計(jì)又有制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)鹏倘。在實(shí)際設(shè)計(jì)任務(wù)中，這兩方面工作往往交叉進(jìn)行振沾。這就要求在建立知識庫時(shí)不但要考慮知識的完整全面性垛搏，還要考慮各計(jì)算項(xiàng)目之間的協(xié)作能力和它們組合起來適應(yīng)不同任務(wù)目標(biāo)的靈活性。另外莽恩，制動專家系統(tǒng)的功能應(yīng)具有可擴(kuò)充性肩卡。比如在擴(kuò)充專家系統(tǒng)功能時(shí)，可以在系統(tǒng)已有的ABS性能分析模塊的基礎(chǔ)上擴(kuò)充TCS性能計(jì) ：和分析功能模塊妨试。出于以上各方面因素的考慮嗦忍，構(gòu)建知識庫時(shí)采用了模塊化設(shè)計(jì)的方法。
   
 　   3.2 知識庫的模塊化設(shè)計(jì)方案
   
    　模塊化設(shè)計(jì)是指將設(shè)計(jì)系統(tǒng)目標(biāo)分解成若干個(gè)模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)词俏，然后在模塊的基礎(chǔ)上完成設(shè)計(jì)任務(wù)阿绣。汽車制動專家系統(tǒng)的模塊劃分和模塊間的關(guān)系。為了實(shí)現(xiàn)各模塊之間的協(xié)作和數(shù)據(jù)通訊标腮，每個(gè)模塊都有與相關(guān)模塊通訊的接口郁邪，以便相互之間靈活調(diào)用。

    　3.3 參數(shù)模塊的作用和優(yōu)點(diǎn)
 
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   　 參數(shù)模塊是一個(gè)全局可見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它的元素對應(yīng)著整個(gè)專家系統(tǒng)所需的全部數(shù)據(jù)昧识。參數(shù)模塊一方面與人機(jī)界面的參數(shù)輸入對話框(數(shù)據(jù)輸入模塊)相連钠四，接收用戶輸入的數(shù)據(jù)；另一方面與知識庫的各計(jì)算功能模塊相連跪楞，為它們提供計(jì)算參數(shù)并接收計(jì)算結(jié)果缀去，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)模塊間的數(shù)據(jù)通訊。使用參數(shù)模塊的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在4方面甸祭。
   
    　(1) 便于各模塊的數(shù)據(jù)管理和相互通訊
   
  　  參數(shù)模塊是一個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變量缕碎，它的各個(gè)元素對應(yīng)著全系統(tǒng)各種計(jì)算和操作所需的參數(shù)以及保存計(jì)算結(jié)果的變量。由于專家系統(tǒng)工作時(shí)需要輸入很多變量池户，而且有的變量不只一個(gè)模塊需要咏雌，如果分別管理不僅浪費(fèi)存儲資源且很混亂，也不利于模塊間的數(shù)據(jù)通訊煞檩。所以通過參數(shù)模塊的運(yùn)用能夠提高程序的運(yùn)行效率处嫌，便于管理和維護(hù)。

　　(2) 提高人機(jī)界面的數(shù)據(jù)輸入效率
   
  　  對話框輸入項(xiàng)目與參數(shù)模塊的關(guān)系斟湃。程序內(nèi)部生成對話框后，各輸入欄以參數(shù)模塊中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)元素賦初值檐薯。如果輸入欄顯示為“0”凝赛，說明用戶還未對該元素賦值，用戶只需對這個(gè)輸入欄輸入數(shù)據(jù)然后點(diǎn)擊“確定”上辖，用戶輸入的數(shù)據(jù)就存儲到參數(shù)模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中庭授，以備程序調(diào)用。當(dāng)進(jìn)行其他項(xiàng)目計(jì)算時(shí)點(diǎn)擊參數(shù)輸入操作后绎探，彈出對話框情況完全相同粉只，只是前面輸入并存儲到參數(shù)模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對應(yīng)元素的數(shù)值會顯示在與之對應(yīng)數(shù)據(jù)輸入項(xiàng)中，從而保證在對單一車型的一次使用中所有數(shù)據(jù)最多只需輸入一次闲堆。

　    (3) 數(shù)據(jù)存儲不易出錯
   
 　   專家系統(tǒng)應(yīng)該有數(shù)據(jù)存儲功能以備將來參考暇鸦。如果沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理方案數(shù)據(jù)存儲將會一片混亂。引入?yún)?shù)模塊后使程序的數(shù)據(jù)都集中在一個(gè)大的結(jié)構(gòu)中捍辫，分別體現(xiàn)為結(jié)構(gòu)的各個(gè)元素牺胎，存儲時(shí)只要
    按照結(jié)構(gòu)的存儲要求將其元素依次存儲即可。
   
 　   (4) 為建立動態(tài)數(shù)據(jù)庫提供方便
   
    　專家系統(tǒng)應(yīng)該有動態(tài)數(shù)據(jù)庫沉年，它是推理機(jī)進(jìn)行推理的依據(jù)之一暂一，也是專家系統(tǒng)自學(xué)習(xí)模塊的基礎(chǔ)。采用參數(shù)模塊使專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)化脾婚、有序化拐云、簡單化，從而方便了動態(tài)數(shù)據(jù)庫的建立和管理。由于動態(tài)數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)具有上述特點(diǎn)而便于專家系統(tǒng)對其數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問叉瘩、提取膳帕、比較和分析，因而更有助于推理機(jī)和自學(xué)習(xí)模塊功能的發(fā)揮房揭。
   
    　4备闲、系統(tǒng)應(yīng)用測試
   
    　為測試汽車制動專家系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和計(jì)算分析結(jié)果的有效性，將CA6471型輕型客車的數(shù)據(jù)輸入專家系統(tǒng)捅暴，并將程序運(yùn)行結(jié)果與該車的實(shí)測數(shù)據(jù)及相應(yīng)的制動法規(guī)相比較恬砂。部分結(jié)果總結(jié)如下。
   
 　   4.1 制動效能因數(shù)計(jì)算
   
 　   前輪盤式制動器：專家系統(tǒng)計(jì)算得0.7蓬痒，實(shí)際為0.7泻骤，兩者完全相同。

  　  后輪鼓式制動器：專家系統(tǒng)計(jì)算得2.024075梧奢，實(shí)際為2.0205狱掂，與專家系統(tǒng)結(jié)果近似。
   
   　 4.2 利用附著系數(shù)與ECE制動法規(guī)
   
  　  用專家系統(tǒng)計(jì)算得到的空載亲轨、滿載制動強(qiáng)度——利用附著系數(shù)關(guān)系曲線與M2類車ECE制動法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)線比較陈伪，可見該車基本滿足ECE制動法規(guī)(GB12676－1999)的要求。

  　  4.3 附著效率和制動強(qiáng)度曲線分析
   
 　   經(jīng)專家系統(tǒng)分析得出制動強(qiáng)度——路面附著系數(shù)——路面附著系數(shù)利用率關(guān)系曲線熬席，從圖中可看出該車在高路面附著系數(shù)的路面(φ>0.6)附著系數(shù)利用率很高泛倦；中等路面附著系數(shù)路面(0.3<φ< 0.6)附著系數(shù)利用率較高；低路面附著系數(shù)路面(φ<0.3)附著系數(shù)利用率稍差(68%～75%)贝狈。
 
 　   4.4 減速度和制動距離計(jì)算
   
   　 經(jīng)專家系統(tǒng)分析輸出的制動減速度制動距離习环，專家系統(tǒng)計(jì)算得該車空載時(shí)減速度為0.754 g，制動距離為14.41 m芦终，實(shí)測制動距離為15.2 m芍规，誤差率為5%；滿載時(shí)減速度為0.504 g眉堪，制動距離為27.80 ITI翰倡，實(shí)測制動距離為28.9 m，誤差率為4%赌列，均在允許誤差范圍內(nèi)混闪。
 
   　 5、結(jié)論
   
   　 (1) 汽車制動專家系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)方案有效地解決了知識庫各功能模塊管理和計(jì)算結(jié)果的可視化問題阅嘶。
   
  　  (2) 模塊化設(shè)計(jì)為專家系統(tǒng)知識結(jié)構(gòu)復(fù)雜属瓣、不易編程的問題提供了較好的解決方案。
   
   　 (3) 數(shù)據(jù)存儲模塊為解決專家系統(tǒng)各模塊間數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)存儲及參數(shù)輸入等問題提供了方便讯柔。
    　
  　  (4) 測試結(jié)果驗(yàn)證汽車制動專家系統(tǒng)計(jì)算分析的結(jié)果是有效的抡蛙，可以作為汽車制動系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)的依據(jù)。

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