М С Барабаш - Экспертная система выбора рациональных проектных решений - страница 1

Страницы:
1 

падает с прочностью бетона на растяжение с точностью до постоянно­го множителя [4].

Результаты проведенных опытов свидетельствуют о возможности производства бетона с высокими показателями выносливости при пра­вильном выборе исходных материалов, применении рациональных технологических приемов приготовления и уплотнения бетонных сме­сей с последующим твердением.

1.Грушко И.М., Глущенко Н.Ф., Ильин А.Г. Структура и прочность дорожного цементного бетона. - Харьков: Изд-во при Харьк. ун-те, 1965. - 136 с.

2.Зайцев Ю.В. Моделирование деформаций и прочности бетона методами меха­ники разрушения. - М.: Стройиздат, 1982. - 196 с.

3.Соломатов В.И. Элементы общей теории композиционных строительных мате­риалов // Изв. вузов. Строительство и архитектура. - 1980. - № 8. - С. 62-70.

4.Ламкин М.С., Пащенко В.И., Трапезников Л.П. Применение теории хрупкого разрушения к определению размеров температурных трещин в элементах бетонных конструкций // Тр. координационных совещаний по гидротехнике. - 1973. - Вып.82. -

С.68-73.

Получено 16.12.2002

 

УДК 721.011 : 65.011.56 М.С.БАРАБАШ

Киевский национальный университет строительства и архитектуры

ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

Рассматривается схема экспертной системы (ЭС), осуществляющей выбор рацио­нального проектного решения. База знаний (БЗ), являющаяся интеллектуальной частью ЭС, управляет автоматическим процессом построения вариантов конструктивных схем. Компонента объяснения делает трассировку в обратном направлении элементов реше­ний в БЗ, используя эвристические методы.

Предлагаются два примера процедурных знаний. Первое процедурное знание ори­ентировано на проектирование здания в районе повышенного колебания грунта, второе -рассматривает расстановку вертикальных несущих элементов-пилонов, колонн и диа­фрагм.

Характерной чертой современных проектирующих систем явля­ется стремление к автоматизации широкого круга проектных работ на основе интегрированных информационных логических моделей объ­екта. Модель объекта проектирования представляется в виде много­компонентной структуры, состоящей из совокупности следующих взаимно связанных компонентов: система функциональных элементов объекта проектирования; множество систем координат; множество геометрических элементов; множество нагрузок, общие характеристи­ки объекта, такие как район строительства, грунтовые условия; мно­жество основных комплектов документов, представляющих объект проектирования; множество материалов и работ, необходимых для материального воплощения объекта проектирования.

Под функциональным элементом объекта проектирования пони­мается реально существующий или условно выделяемый элемент или часть здания или сооружения (блок-секция, ригель, стойка, объемно-планировочная ячейка, стеновая панель, расчетный узел и др.). Систе­ма функциональных элементов образует иерархическую сеть, где каж­дой вершине соответствует функциональный элемент, а связи отобра­жают отношения различных типов, например: "быть составной ча­стью"; "быть взаимно расположенными в пространстве" и др. Каждо­му функциональному элементу в рамках модели объекта соответству­ет уникальное имя - имя класса функциональных элементов (ригель, панель, каркас, сетка) и имя функционального элемента в данном классе - марка. Объект проектирования определяется как система функциональных элементов в структуре иерархической сети.

Проектирующая система состоит из пользовательского интер­фейса, информационно-логической модели объекта, открытой для на­полнения в процессе проектирования, а также базы знаний, которая обеспечивает решение трудно формализуемых задач.

Здесь рассматривается экспертная система (ЭС), осуществляю­щая выбор рационального проектного решения. Процессом проекти­рования управляет специалист-проектировщик, используя для этого пользовательский интерфейс. Варианты расчетных схем генерируются на основе процедурных знаний. Набор процедурных знаний является наиболее интеллектуальной частью базы знаний (БЗ). Именно эта часть управляет автоматическим процессом построения вариантов конструктивных схем. Каждое процедурное знание ориентировано на тот или иной класс задач: рамные каркасы, панельные здания, конст­рукции высотных зданий из монолитного железобетона. В процедур­ные знания входит набор варьируемых объектов - конструкции узлов на объекте, сопряжение элементов, расстановка колонн и диафрагм и т. п. Расчет конструкции по каждому из вариантов осуществляется с помощью содержащегося в базе знаний блока проектных процедур. Трудно формализуемый этап по анализу результатов и синтезу про­ектных решений выполняется проектировщиком на основе рекомен­даций подсистемы объяснений, консультаций и выводов. Обобщенная функциональная схема ЭС представлена на рис.1.

Подсистема объяснений разъясняет пользователю действия, со­вершаемые системой. Она отвечает на вопросы, почему было получено некоторое заключение или почему некоторые другие альтернативы
были отброшены. С этой целью в подсистеме объяснений реализуется небольшое число стандартных планов ответов на вопросы.

Компонента объяснения делает просмотр (трассировку) в обрат­ном направлении элементов решений в базе знаний, начиная от того заключения, к которому относится вопрос, и направляясь к тем про­межуточным гипотезам или тем данным, на которые опиралось это заключение. Каждый шаг назад соответствует выводу на основе одно­го правила из базы знаний. Компонента объяснений собирает вместе промежуточные выводы и переводит их на обычный язык перед выда­чей пользователю.

Для ответа на вопрос "почему не ..." система прибегает к эвристи­ческому варианту этого метода. Предположим, что не удалось выде­лить некоторую возможную цепочку правил, которая позволила бы достичь обсуждаемого заключения, но не была применена, поскольку условие применения одного из правил оказалось невыполненным. Рас­сматриваемая подсистема объясняет пользователю решение системы отказаться от некоторого возможного заключения, заявив, что такие невыполненные условия заблокировали все цепочки рассуждения, ко­торые могут обосновать подобное заключение.Для расширения возможностей простых трассировочных средств предусматривается возможность воспроизводства логической цепочки после того, как она уже отработала, а не простое перечисление шагов по ходу процесса вычислений.

Воспроизведение истории процесса логического вывода и после­дующее использование ее для объяснения поведения системы включа­ет в себя демонстрацию одного или нескольких правил, приведших к данному заключению. Это имеет немалое значение, поскольку, анали­зируя объяснения, предоставленные системой, эксперт фокусирует свое внимание на основных предположениях и последующих логиче­ских шагах, составляющих решение.

Первое процедурное знание ориентировано на проектирование здания в районе повышенного колебания грунта, вызванного динами­ческим воздействием движения поезда метро. Расчетная схема объекта проектирования приведена на рис.2 в виде пространственно-стержневой системы. При проектировании необходимо учитывать не­сколько критериев, основными из которых являются:

предельно допустимая амплитуда гармонического колебания вер­ха здания;

рациональность конструктивной схемы (расход материалов, тру­доемкости возведения здания).

В результате своей работы ЭС должна выбрать оптимальную рас­четную схему здания с учетом заданных критериев.

На рис.3 представлены варианты конструктивных схем с варьи­рованием узлов присоединения ригелей, колонн, ростверков и свай. В

I варианте приведена схема объекта с жестко защемленным креплени­ем по всем узлам. В этом случае амплитуда колебаний 1S1=7 мкр. Во

II варианте рассматривается шарнирное присоединение свай к рост-
верку. При этом
1S1=6,5 мкр. Вариант III предлагает шарнирное при-
соединение стоек к ростверку -
1S1=5,8 мкр и IV вариант - шарнирное
присоединение ригелей к стойкам, при этом
1S1 =3,5 мкр.

Второе процедурное знание представляет знание о расстановке вертикальных несущих элементов - пилонов, колонн и диафрагм. Ис­ходными данными является сеть строительных осей, модульная сеть, толщина перекрытия - h в см, места расстановки обязательных стен и колонн, контур перекрытия, контуры отверстий, размеры колонн и толщина стен, общая высота здания H в м. К ограничениям относится выполнение следующих условий:

расстояния между   вертикальными   несущими элементами

20h</<40h;несущие элементы не должны выходить за контур плиты и совме­щаться с отверстиями;

длина одной диафрагмы или пилона не должна превышать 6 м;

колонны могут располагаться только в узлах модульной сети; диафрагмы могут располагаться только между узлами модульной сети и совпадать с ее осями;

общая длина ls диафрагм в метрах вдоль буквенных осей (см. рис.4)

 

HхLS          HхLS

-------  > ls >------ ; (і)


100     lS 150H х Ld >    > H х Ld 100     ld 150


(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II вариант
Рис.3 - Возможные варианты расчетных схем проектируемого объекта

Эмпирические зависимости (1), (2) получены на основе исследо­вания и статистического обобщения результатов расчета конструктив­ных схем двадцати семи высотных зданий из монолитного железобе­тона.

Укрупненная схема алгоритма выполнения данной процедуры за-ключается в следующем. На первом этапе определяют l


max

d


l


min dll


ll


на основе ограничений (1) и (2) и с учетом наличия обяза-тельной расстановки диафрагм. Затем на основе заданных ограничений и исходных данных, производятся две пробных расстановки, соответ-

Страницы:
1 


Похожие статьи

М С Барабаш - Представление знаний в проектировании пространственных конструкций

М С Барабаш - Экспертная система выбора рациональных проектных решений