基于CBR模型的模糊推理技術研究

崔友昌++高慶++周志明

摘 要：根據(jù)工藝特征這與設計要求，構建工藝實例模型，研究工藝實例分類索引樹；運用面向對象技術描述產(chǎn)品實例，構建工藝實例庫。本文在對CBR推理模型研究基礎上，通過結合工藝分類檢索樹，解決了工藝實例的匹配問題，特別針對具有復雜工藝特征屬性的實例。

關鍵詞：模糊推理； CBR模型；分類檢索

引言

CBR模型[1]第一次出現(xiàn)在《DynamicMemory》中，Schank以此模型為基礎構建了一個問答式的專家系統(tǒng)，這成為后來基于該模型構建系統(tǒng)的基礎。CBR模型，把人們解決問題的經(jīng)驗作為一個個實例存儲起來，當遇到新的實例時CBR檢索經(jīng)驗實例庫，進行相似性實例匹配，找到相應工藝實例的相似性工藝實例后，針對設計要求對其做相應的修改，然后存入到實例庫中?？梢钥闯鲞@個過程中關鍵的問題就是實例的檢索[2]。這種技術被廣泛應用到多種實例中，特別是那種必須依靠大量的實際經(jīng)驗作參考的工藝實例中[3]。

實例檢索是整個CBR模型中的重中之重，它的搜索速度與匹配精度關乎著整個模型的推理結果。很多學者進行了這方面的研究，楊方飛[4]提出了一種通過模糊相似優(yōu)先比來描述它們之間的相似情況，然后通過比較語義距離，分析模糊優(yōu)先比矩陣，比較相似度序列來定位相似實例。夏君鐵[5]引進Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡的各種特性實現(xiàn)了初期設計階段的聯(lián)想功能。筆者主要研究基于實例模型的模糊推理方法，通過結合工藝分類索引樹，解決復雜特征屬性的工藝實例相似檢索問題，獲取工藝優(yōu)化設計方案。

一、工藝實例分類檢索樹

工藝實例分類樹按照各工藝特征對工藝實例的不同影響程度來構建工藝實例。根據(jù)各個工藝特征的不同加工特點進行不同層次類別進行劃分，并以二叉樹的形式進行表示。分支點表示工藝特征族，葉子節(jié)點表示工藝實例。相關層次具體劃分如下：

層1：根據(jù)零件外部整體形狀將工藝實例分為軸類零件加工、盤套類零件加工以及自定義類零件加工；層2：根據(jù)零件外部工藝特征加工特點分類，例如：軸類零件加工分為光軸類加工、單向階梯軸類加工、雙向階梯軸類加工等；層3：按照零件內部基本形狀要素及主體形狀精度進行實例分類；層4：各工藝實例的信息描述模型層。

二、基于實例模型的模糊推理算法

實例推理過程是抽取相似實例并修改，最后獲取新實例。利用工藝分類檢索樹把實例概念模型的特征與設計要求直接進行模糊相似匹配，提取相似實例?；谥R對相似實例進行評價與修改，從而獲得有化解。推理算法如下：

1.輸入設計要求A=（x1，x2，…，xm）

2.設定實例i的第j特征fij的權重因子uj（j=1，2，…，M）。M是實例概念特征的總數(shù)。

3.假定實例庫中實例總數(shù)為N，通過分類檢索樹，快速定位實例庫中相應分類的每個實例i，實例i的特征for（i=l；i

4.求解實例i的模糊相似度

（1）從實例庫中獲取實例特征fij

（2）按照設計要求，將每一個特征的xj分別與實例對應的特征fij進行匹配，確定每一個特征的模糊相似度Sij，（j=1，2，…，m）實例I的每個特征的模糊相似度函數(shù)取正態(tài)分布，則xj與fij的模糊相似度為：

其中，O≤Sij≤1，xj為設計需求，uj期望值，σj為方差

，

（3）求解實例模糊相似度Si，

，Si表示實例i的模糊相似度uj表示實例i的第j個特征

的權重因子。

5.重復2-4，直到求出每個實例的模糊相似度。

6.提取相似實例，比較所有實例的相似度大小，找到具有最大模糊相似度的實例，S=Max{S1，S2，…SN}，作為當前設計要求下的相似實例。

三、應用實例

針對4號新零件，在實例庫中找到相同類型的3個零件，這里我們命名為1，2，3號零件?，F(xiàn)從這3個零件中找到與4號零件最匹配的一個。各零件的工藝特征屬性值詳見表1。表中所選的特征屬性以4號件為參考件，同時參考特征索引樹選擇。

對零件的工藝特征值進行規(guī)一化處理，根據(jù)零件加工過程中涉及的實例特征，建立實例特征關系矩陣。得到模糊相似度矩陣

取閾值為0.85，那么可知實例1為目標零件4的最相似實例。

結語

根據(jù)工藝特征這與設計要求，構建工藝實例模型，研究工藝實例分類索引樹；運用面向對象技術描述產(chǎn)品實例，構建工藝實例庫。研究基于CBR模型的模糊推理技術結合工藝實例分類索引樹，解決了具有復雜特征屬性的工藝實例相似檢索問題，并匹配目標實例的相似實例。通過實踐驗證了算法的可行性。

參考文獻：

[1] Schank， R. C. Dynam ic Memory[M ]. New York： Cambridge University Press，19821

[2] 羅尚虎，尹建偉，董金祥. 一個工藝實例的匹配方法[J ] . 計算機輔助設計與圖形學學報， 2002 ， （6） ：590 - 593.

[3] 張光前.基于事例推理的技術及其應用前景 [ J ]. 計算機工程與應用 ， 2002 （20） ： 52 – 551

[4] 楊方飛.基于實例推理的水泵設計研究[D].中國農業(yè)機械學會 2006 年學術年會論文集

[5] 夏君鐵，馬慶忠，任玉杰.基于 Hopfield 神經(jīng)網(wǎng)絡概念設計中聯(lián)想記憶 [J].遼寧工程技術大學學報， 2005，2