基于分级SDG的物资供应方案缺陷分析建模研究

针对物资供应方案缺陷分析困难,引入定性建模的符号定向图(SDG)方法进行建模研究.对物资供应方案的概念、缺陷分析的重要性和存在的主要缺陷进行概括,简明论述选择SDG法研究的优势并介绍分级SDG,建立了物资供应方案的缺陷分析定性模型,在研究定性推理方式的基础上对所建模型进行定性推理,设计实例获得唯一推理结果,对推理结果进行分析.结果证实了用SDG定性建模的方法研究物资供应问题的可行性.     

化工过程SDG建模方法

SDG(Signed Directed Graph)是一种重要的定性建模技术，特别是在安全评价和故障诊断领域。本文系统介绍了两种常用的SDG建模方法：基于数学模型的方法和基于流程图的方法。此外，本文提出了一种基于经验知识的建模方法。由于安全评价强调揭示潜在故障的全面性，而故障诊断则要求诊断速度和故障分辨率高，因此基于经验知识的建模方法分为评价模型建模方法和诊断模型建模方法。采用此方法建立的评价模型不仅能全面表达故障，而且还能揭示故障的传播规律；建立的诊断模型简单精炼、故障分辨率高。     

基于符号定向图(SDG)深层知识模型的定性仿真

定性仿真是系统仿真技术中的重要研究和应用方向，同时也是人工智能技术的一个重要方面。近年来，随着现代计算机技术的日新月异，使得基于符号定向图(SDG)深层知识模型的定性仿真研究和应用取得了显著进展。SDG模型能够表达复杂的因果关系，具有包容大规模潜在信息的能力，因此特别适合于过程系统危险评价(PHA)、危险识别与故障诊断。SDG模型结构简单，易于建立和修改。然而高质量的SDG模型必须采用经验数据和定量动态仿真检验和校正。采用SDG模型进行定性仿真的关键技术是高效双向推理“引擎”，由计算机软件自动完成。目前，在计算机辅助过程系统危险评价方面，SDG是最有效的方法；在过程系统故障诊断方面，其完备性较好，但诊断分辨率尚待提高。今后的研究应解决：定性仿真和定量仿真相结合；SDG自动建模；通用推理软件平台；大系统高分辨率故障诊断等问题。     

我国石油化工仿真技术20年成就与发展

我国近20年石油化工仿真技术的发展和突出的成就体现在两个方面,第一方面是定量动态仿真技术的研究、开发和大规模工业应用,主要包括化工过程动态流程模拟系统,仿真培训系统软件平台和仿真器硬件,用于大学和专业学校工程实践教学的仿真系统,多功能仿真实验系统,以及仿真工厂.第二方面是定性仿真技术的研究开发与应用,主要包括基于符号有向图(SDG)定性建模和计算机推理"引擎"技术,基于SDG技术的危险与可操作性安全评价(HAZOP)软件平台,基于SDG定性仿真技术的辅助过程系统危险识别与诊断技术,石油化工安全技术仿真试验平台,基于SDG技术的自解释仿真器等.此外对石油化工仿真技术的今后发展和预测进行了探讨.     

集成化SDG建模、推理与信息处理软件平台

过程工业的安全问题正日益引起公众及政府的关注和担忧。大量的人力物力被投入到过程风险评价(PHA)中，而它们的大多数依靠人工完成。近年来，通过引入符号有向图(SDG)，基于计算机的自动PHA成为了可能。这项工作的首要任务是建立一个实用的SDG建模、推理平台。我们基于对HAZOP评价方法的研究，根据操作的步骤和需要，最终设计、开发了一个图形化、层次化、支持组件可复用的SDG软件平台，以供建模、推理和数据后处理使用。该平台基于自主开发的SDG推理引擎和图形建模环境，其设计充分考虑技术研究的持续和渐进性，利用迭代开发和面向对象的技术，支持多种算法的混合使用和组件的复用，从而在SDG的图形建模、推理引擎构架和双向推理方面做出了有益的探索。     

连续系统动态趋势分析的定性代数和SDG图论方法

采用定性代数方程表达动态过程的稳态行为是定性仿真的一个重要应用方面,定性代数方程的求解与应用是定性仿真的一个重要领域,基于符号定向图SDG的求解方法是在许多应用领域被证明为最具实用意义的方法.在全面综述SDG方法国内外研究进展的基础上,分析了定性代数人工试错法的局限性,并通过将定性代数方程向动态过程稳态行为描述扩展,结合SDG图论方法的优势,说明SDG方法是目前发展前景较好的一种定性仿真方法,已经在HAZoP危险与可操作性分析、安全评价及智能化自解释仿真训练方面取得了突破性进展,在故障诊断领域亦显示出明显的优势.探讨了SDG方法用于实时故障诊断的算法步骤,并根据SDG方法的不足,对SDG图论方法的研究与发展提出了建议,以提高故障诊断的精确性.     

基于SDG的计算机辅助危险与可操作性分析

对于过程系统，危险与可操作性(Hazard and Operabiljty，简称HAZOP)分析是一套应用最广的评价方法。但是人工评价存在费时、费力、成本高等缺点。本文介绍了一种基于SDG(Signed Directed Graph)的计算机辅助危险与可操作性分析系统，该系统基于SDG定性模型。过程模型利用模型库中的单元模型建立，通用性强，且又能分析各种具体工艺的特定信息。应用实验表明，与人工专家评价相比，该系统具有完备性好、省时、省力、成本低、评价结果系统性和条理性强等众多优点。     

一种有效诊断电站热力系统故障源位置的算法

基于符号有向图(SignedDirectedGraph,SDG)的定性推理方法用有向图将故障传播模型化,并用节点间的符号逻辑关系定位系统的故障源,是一种完备的揭示系统故障的有效方法。为了克服其固有缺陷和提高诊断精度,通过采用扩展的有效节点和一致边对被控节点进行描述,用穷举故障模式和搜索有向图的最大强连通支的方法去处理不可测量节点,可对系统故障进行有效的诊断;然后对某些定性特征一样而定量值不同的故障模式,为了能有效区分,通过采取加入适当定量信息去构造定性定量模型的办法来进行进一步诊断。案例试验表明所给出的方法是可行的。     

定性趋势分析在过程故障诊断中的应用研究

为了用计算机对传感器数据的瞬态演化进行建模,提出了定性趋势分析(Qualitative Trend Analysis,QTA),趋势是基于三种基元:{不变,上升,下降},用这三个基元组合的七种形状来描述过程的趋势,这种定性的过程趋势描述是一种很有用的方法。系统介绍用于过程故障诊断的定性趋势分析(Qualitative Trend Analysis,QTA)两个重要算法:趋势提取算法和趋势识别算法。为了使得趋势提取算法和趋势识别算法有更大的适应性,采用了分级阈值的办法来动态地获得趋势提取和识别中所需要的阈值。获得过程的趋势后,用一种趋势匹配的策略构架来诊断故障。对于过程工业的故障诊断,定性趋势分析的优点是能够简洁、快速地诊断故障。     

模糊定性建模与仿真集成实现

定性推理是使用定性模型 ,推理演绎物理系统以获取有用信息的技术 ,在系统诊断、功能行为仿真、产品设计与分析等领域得以广泛应用 .其面对的主要挑战是定性模型构造比较困难 ,仿真效率不高 ,得到有效解的仿真过程代价较大 .本文就此进行了研究 :利用模型片断库和面向对象的方法实现图形化建模环境 ,使得建模过程直观且易操作 ;采用模型定性仿真技术 ,拓展了传统定性仿真算法 ,提高了仿真效率 .文章最后给出软件实现和实例验证 .     

定性仿真技术及应用

定性仿真以非数字化手段处理信息输入、建模、行为分析和结果输出等仿真环节,通过定性建模推导系统的定性行为描述。定性仿真是处理不完备信息的有效方法。定性仿真方法产生了多种流派,如模糊仿真法、归纳推理法、非因果关系推理方法、基于因果关系的推理方法、基于图表的推理方法、基于数据的结构化建模方法、基于定性空间的推理方法等。近年来,定性仿真已应用到故障诊断、生态和环境学、机械制造业和工业系统、医学研究、混杂非线性系统、教育系统、人类社会与经济、人工智能等领域中。最后从整体上简要评述了定性仿真的发展。     

非线性时间序列定性相空间推理方法研究

提出一种基于定性仿真的非线性时间序列重构相空间的方法,定性相空间推理是其关键一步。通过时间序列定性状态的抽象来裁减其状态空间,规约行为轨迹,重构其定性相空间图。用3变量Lorenz系统产生的数据流对算法进行验证,结果表明能够保留原始相空间图的几何形状和拓扑关系,捕捉到相空间图中存在的行为轨迹的特征。     

概念设计中机械行为方案的定性推理

定性推理是定性仿真的关键步骤之一,采用定性符号构成的矩阵来表示机械基础单元（BMU）的功能转化,用定性向量表示输入及输出状态,并通过定性状态功能矩阵的组合、推理和仿真从而帮助设计师完成机械概念设计的构思及创新工作。在此方案中把基础单元作为一个研究对象,通过定性代数、逻辑组合、分形法和定性状态推导法从而全面掌握和预测复杂机械的组成结构,并选出符合设计要求的合理方案,最后通过对缝纫机刺布机构概念设计的推导实例验证了方案的合理性和可行性。     

结合区间和时域信息的定性模拟方法

针对传统ＱＳ方法中存在的歧义分枝问题，希望能利用区间定量信息和时域信息来减少模拟过程中的歧义性．在传统ＱＳＩＭ算法的基础上，提出了区间界标的概念和区间传播算法，并给出了有效表达时域信息的时域逻辑谓词，最后以一个水库管理的实例来说明如何利用区间信息和时域信息进行定性模拟     

基于定性推理的开关∕继电器电路故障诊断

为实现开关/继电器电路的故障诊断,考虑将人工智能中的定性推理技术应用于电路故障分析。通过建立简单直观的权值电阻网络形式的电路定性模型,并研究了相关的算法进行静态、动态的定性仿真,再根据仿真结果判断系统是否发生故障,并利用元器件的状态信息通过推理方式实现故障定位。最后以某大型测试设备紧急断电电路为例进行了分析,结果证明了所述方法的可行性、有效性。     

定性仿真中摆动变量的研究

摆动变量是OSIM产生奇异行为分支的主要原因之一，辨识摆动变量并利用有效的方式消除变量的摆动是提高OSIM运算效率和预测准确度的一个关键技术，这个问题一直是定性仿真的一个难题。认真分析了Kuipers的相关理论后，发现其判定摆动变量的判据与变量的摆动没有直接的因果关系。因此一套摆动变量辨识和利用变量的高阶导数约束变量摆动的改进方法被提出，并以两级级联水箱和多级级水箱系统为例对该方法进行了说明。改进的方法有效地利用了系统常识和QDE中蕴含的定性信息，对系统常识与QDE的结合进行了有益的探索。     

基于模糊定性仿真的多议题自动谈判模型

结合模糊定性仿真(FQSIM)理论对多议题谈判进行仿真, 构建了基于模糊定性仿真的多议题谈判模型, 并且进行了实例验证. 从验证结果可以看出, 仿真结果符合谈判的逻辑和人们的直观推测,能够清晰反映谈判的变化趋势, 该谈判模型相对于传统定性仿真对具体谈判问题具有更强的适应性, 更好地解决了由于不确定性因素在定量仿真中产生的问题, 可以简化多议题谈判的复杂程度, 并增强仿真模型的可信度和实用性.     

一类离散系统的定性仿真

分析了一类具有离散时间分析和延时特性的离散系统定性仿真方法。通过将离散系统的不精确或不完备知识抽象为定性值、规则和约束，运用定性差分方程式形式定性建模，结合QSIM算法中的约束传播定量信息进行定性定量集成仿真，并给出仿真实例。     

非线性系统的定性相图构造

提出了一种新的基于定性仿真的非线性动力系统相图构造方法。首先对在定性仿真中应用最为广泛的QSIM算法进行改进,提出了适合于非线性系统的基于具体代数约束表示的仿真算法。在此基础上,对二维分叉系统以及非奇异的三维系统的相图构造实践进行实例分析。结果表明这种方法是完全可行的,它能够捕捉到所有定性可区分的系统行为从而很好的弥补传统的基于数值积分的相图构造方法的缺陷,因而具有其不可替代的价值。     

机械装置的定性空间推理与仿真

对定性空间推理机械装置的配置给出了一个全新的途径，使得计算机能通过定性空间推理理论，初步判断人类对某个机械装置设计的概念思路是否合理。此方案在推理过程中运用了约束传播和符号代数的方法，预测所有可能合理的配置信息。其推理机制主要定位于机械装置的空间信息描述和其相关的定性动力学描述。对每个构成一般机械装置的基础机械部件提供其定性配置信息和动力学约束。通过有机的推理机械部件信息，得到复杂机械部件综合定性描述，从而对整个系统的有个形象直观的定性认识。