一种枪管智能设计系统及设计方法技术方案

本发明专利技术提供一种枪管智能设计系统及设计方法，该系统包括实例知识管理子系统、智能推理与决策子系统及设计工具管理子系统；智能设计系统依据输入的设计目标，通过智能推理引擎从实例知识库中获取相似实例集和关联知识集，经过方案评价排序从中得到最优设计方案，利用基于规则的设计参数修改机制，以及关联知识的辅助决策对最优方案的设计参数进行相应的修改以满足新的设计目标，并借助可执行模板封装功能实现“方案-模型”的自动生成，最终形成完整的设计方案报告。本发明专利技术利用计算机自动、智能地完成枪管设计各环节，具有研制周期短、设计开发质量好、设计效率高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于枪管设计
，特别涉及。
技术介绍
轻武器是我军装备系统中的重要组成部分，是陆海空三军、预备役、公安、武警等部队的基础装备。在其设计过程中，设计人员往往通过修改已有的设计方案使其满足新的设计需求，以缩短设计时间并保证设计质量。枪管作为轻武器中重要组成部分，其设计过程对以往的设计参考较多，而且枪管的设计中会需要遵循大量的设计规则，并依靠设计人员的经验进行决策，导致其设计过程需要耗费大量的时间，设计效率较低，同时对领域知识也缺乏科学有效地继承。因此对于枪管设计，传统的枪管设计模式和方法已经不能满足现代武器装备研制的需要，特别需要一种自动化、智能化的设计方法来代替。研究开发枪管智能设计系统，通过计算机自动、智能地完成枪管的方案设计、模型生成、仿真分析和计算，同时可以对枪管设计领域知识进行合理、高效地管理与运用，是实现提高枪管设计效率和知识传承性的迫切需求，也是实现现代化武器装备研制开发的需要。作为人工智能在设计领域的重要应用，设计型专家系统是最具代表性的一种智能系统，它主要借助基于实例推理(CBR)的方法来实现对设计方案的智能推理，其在一定程度上可以实现对设计问题的智能处理；但随着产品复杂性的增加，其设计过程涉及多学科、多领域知识，在这种密集型异构知识环境下，现有的智能设计系统和方法无法满足设计需求；另一方面现有的基于CBR的智能设计系统，缺少实现“方案一一模型”的智能设计过程，即智能设计过程不能覆盖整个产品设计过程，“方案一一模型”的耦合度不高。同时针对枪管，目前的研究基本都缺少实际设计情景下的枪管智能设计系统与方法，满足不了枪管研制开发的需求。
技术实现思路
为了解决目前枪管设计以人类专家为主导设计，对设计人员技术经验要求较高、设计效率低的不足，以及现有基于CBR的智能设计模式缺乏在异构设计环境下的设计重用问题，本专利技术提供一种克服上述缺陷的、面向异构设计环境并模拟实际设计情景的支持可配置知识库枪管智能设计系统及方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:—种枪管智能设计系统，该系统包括智能推理与决策子系统、实例知识管理子系统及设计工具管理子系统；所述智能推理与决策子系统用于实现满足设计目标方案的相似实例匹配、方案评价择优、方案参数修改以及最终方案生成四个功能；根据这四个功能的实现，智能推理与决策子系统包括用于相似实例匹配的方案匹配模块、用于方案评价择优的方案评价模块、用于方案参数修改的方案修改模块、以及用于方案最终生成的方案生成模块；智能推理与决策子系统还包括用于管理支持参数修改的规则数据的规则管理模块、以及用于存储语义检索和实例特征检索出来的结果数据的动态数据存储器；所述方案匹配模块又包括用于封装语义检索相似度计算引擎的语义检索单元、以及用于封装实例相似度计算引擎的特征检索单元；所述方案修改模块又包括用于配置经过语义检索得出的与当前设计任务相关联的领域知识的领域知识配置单元、以及用于封装规则修改引擎的规则推理单元；所述规则管理模块又包括用于增加、删除、编辑、查询方案修改规则的规则管理单元、以及存储方案修改规则的规则库；所述实例知识管理子系统包括用于存储、管理枪管设计领域知识的实例知识管理模块和支撑语义检索和领域知识辅助决策的知识服务模块；实例知识管理模块又包括用于增加、删除、编辑、查询枪管实例知识的实例知识库管理单元、以及用于存储相关数据的实例技战术指标库、枪管结构参数库、枪弹结构参数库、领域知识库；所述知识服务模块包括构建枪管设计领域本体的本体构建单元、以及基于所述枪管设计领域本体对文档进行语义标注的语义标注单元；设计工具管理子系统包括用于增加、删除、编辑、查询可执行模板的可执行模板管理模块、用于封装可执行模板驱动引擎的可执行模板运行模块、用于调用三维建模和仿真设计工具的设计工具应用接口模块、以及用于存储可执行模板的可执行模板库。—种枪管智能设计方法，包括如下步骤:步骤S100，根据设计任务要求相应输入设计指标，并对各指标设置相应的权重和阈值，用于系统的方案匹配模块进行实例检索；步骤S200，方案匹配模块中根据输入的设计指标中信息的类型进行实例知识的检索匹配，所述检索匹配过程分为下面步骤S210和步骤S220 ;步骤S210，语义检索单元通过对设计指标中概念和段落的分词处理，与领域知识库中存储的并经过语义标注单元标注的知识条目中的关键词，进行语义相似度匹配计算；步骤S220，特征检索单元根据输入的设计指标信息及相应的权重和阈值，与战技术指标库中存储的实例特征信息进行相似度匹配计算；步骤S300，根据步骤S210和步骤S220的匹配计算过程，获得领域知识库中与设计任务相关的关联领域知识集，获得枪管结构参数库中的与设计要求相似的实例集； 步骤S310，根据步骤S300获取到的关联领域知识集，自动将其存储在动态数据存储器中；步骤S320，根据步骤S300获取到的相似实例集，自动将其存储在动态数据存储器中；步骤S400，根据步骤S320存储在动态存储器中的相似实例集，方案评价模块对其进行基于熵值权重的灰色关联方法的评价排序，从中获取到最优设计方案；步骤S500，基于规则库存储的规则知识，并通过规则推理单元中的推理引擎，对最优设计方案的各设计参数进行校验，检查最优设计方案的实际达到设计指标；步骤S510，规则推理单元判断最优设计方案实际达到的设计指标是否满足输入的设计要求，当不满足设计要求时，分别执行步骤S520、S530，否则执行步骤S600 ;步骤S520，领域知识配置单元读取动态数据存储器中的关联领域知识集，并根据各设计参数变量名称概念，将关联知识集中对应的知识条目配置并展示出来，以实现对设计参数修改的辅助决策；步骤S530，规则推理单元根据步骤S500的校验结果，获取最优设计方案中需要修改的设计参数集合；步骤S531，针对步骤S530中获取的需要修改的设计参数集合，规则推理单元按照规则库存储的设计流程规则顺序，结合枪弹结构参数库中的参数对所述设计参数集合进行修正；步骤S532，规则推理单元判断步骤S531中设计参数之间的修正是否存在冲突，如果冲突，执行步骤S533，否则执行步骤S534 ；步骤S533，规则推理单元根据步骤SlOO中设置的各指标所对应的权重，确定步骤S532中因修改产生冲突的设计参数的修改优先级，按照所述优先级完成参数修改；步骤S534，获取最终设计参数修改后的最优设计方案，并返回步骤S510 ；步骤S600，获取最优设计方案的设计参数集，并将数据注入到可执行模板运行模块；步骤S700，可执行模板运行模块调用可执行模板库中枪管三维建模模板，通过设计工具应用接口模块调用三维建模设计工具，将可执行模板运行模块中的设计参数集，注入到所调用的枪管三维建模模板中，完成设计方案三维模型自动生成，并将结果返回到方案生成模块；步骤S800，通过设计工具应用接口模块调用仿真计算设计工具，完成设计方案三维模型的仿真分析，并将结果返回到方案生成模块；步骤S900，方案生成模块获取规则推理单元返回的满足所述设计要求的最优设计方案，获取设计工具应用接口模块返回的建模仿真结果，最后根据已经制定好的报告格式自动生成设计方案报告，完成枪管智能设计。有益效果本专利技术与现有技术相比具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种枪管智能设计系统，其特征在于：该系统包括智能推理与决策子系统(100)、实例知识管理子系统(200)及设计工具管理子系统(300)；所述智能推理与决策子系统(100)用于实现满足设计目标方案的相似实例匹配、方案评价择优、方案参数修改以及最终方案生成四个功能；根据这四个功能的实现，智能推理与决策子系统(100)包括用于相似实例匹配的方案匹配模块(110)、用于方案评价择优的方案评价模块(140)、用于方案参数修改的方案修改模块(120)、以及用于方案最终生成的方案生成模块(160)；智能推理与决策子系统(100)还包括用于管理支持参数修改的规则数据的规则管理模块(130)、以及用于存储语义检索和实例特征检索出来的结果数据的动态数据存储器(150)；所述方案匹配模块(110)又包括用于封装语义检索相似度计算引擎的语义检索单元(111)、以及用于封装实例相似度计算引擎的特征检索单元(112)；所述方案修改模块(120)又包括用于配置经过语义检索得出的与当前设计任务相关联的领域知识的领域知识配置单元(121)、以及用于封装规则修改引擎的规则推理单元(122)；所述规则管理模块(130)又包括用于增加、删除、编辑、查询方案修改规则的规则管理单元(131)、以及存储方案修改规则的规则库(132)；所述实例知识管理子系统(200)包括用于存储、管理枪管设计领域知识的实例知识管理模块(210)和支撑语义检索和领域知识辅助决策的知识服务模块(220)；实例知识管理模块(210)又包括用于增加、删除、编辑、查询枪管实例知识的实例知识库管理单元(211)、以及用于存储相关数据的实例技战术指标库(212)、枪管结构参数库(213)、枪弹结构参数库(214)、领域知识库(215)；所述知识服务模块(220)包括构建枪管设计领域本体的本体构建单元(221)、以及基于所述枪管设计领域本体对文档进行语义标注的语义标注单元(222)；设计工具管理子系统(300)包括用于增加、删除、编辑、查询可执行模板的可执行模板管理模块(310)、用于封装可执行模板驱动引擎的可执行模板运行模块(320)、用于调用三维建模和仿真设计工具的设计工具应用接口模块(330)、以及用于存储可执行模板的可执行模板库(340)。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阎艳，王儒，王国新，郝佳，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11