汽车制动专家系统人机界面设计和知识库的建立

框情况完全相同，只是前面输入并存储到参数模块 数据结构对应元素的数值会显示在与之对应数据输 入项中，从而保证在对单一车型的一次使用中所有 数据最多只需输入一次。
参 数 模 块 数 据 结 构
图３对话框输入项目与参数模块的关系
Ｆｉｇ．３
Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉａｌｏｇ ｂｏｘ ｉｎｐｕｔ ｉｔｅｍｓ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｍｏｄｕｌｅ
参数模块的概念。最后利用ＣＡ６４７１型轻型客车的参数对专家系统的计算和分析功能进行了测试，结果显示汽车
制动专家系统已基本达到预期的设计目标。
关键词：汽车制动专家系统人机界面知识库
中图分类号：Ｕ４Biblioteka Baidu１．２；ＴＰｌ８２
文献标识码：Ａ
Ｉ／Ｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ａｕｔｏ Ｂｒａｋｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ
２ ０ ０ ６年６月
农业机械学报
第３７卷第６期
汽车制动专家系统入机界面设计和知识库的建立
方泳龙 邹乃威 杨志华 洪哲浩
【摘要】从程序设计的角度介绍了使用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋进行汽车制动专家系统人机界面设计和知识库建立的
方法。其中人机界面设计采用了ＣＪＬｉｂｒａｒｙ开发工具Ｉ知识库的建立采用了模块化程序设计方法Ｉ数据管理引入了
一目了然。出予以上４方面的考虑采用了以下的界 面设计方案。 ２．２人机界面设计方案
采用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ十＋程序设计的ＣＪＬｉｂｒａｒｙ界面 开发工具生成ＯｕｔＬｏｏｋ风格的程序界面［４］，如图１ 所示。界面包括４个区域。最左边的区域包括２０多 个滚动条，囊括汽车制动专家系统的２０多项计算项 目。鼠标左键点击任意计算项目滚动条，该计算项目 所需参数输入项和包含的计算内容就会显示。用户 输入参数后，点击任意计算项目即可完成相应的计 算和操作，计算结果和必要的说明显示在视图区（界 面的右上方）和注释区（界面的右下方）。左边第二个 区域显示的是专家系统各计算项目中操作内容的目 录树，主要显示已经完成的和正在进行的计算项目。
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农业机械学报
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２．１人机界面设计需解决的问题 一般计算机应用程序的计算内容和操作项目都
设计成菜单管理。但是，汽车制动专家系统不适合用 菜单管理。④它包含的计算内容和操作项目有２０多 项，很难用菜单管理起来。更主要的是每个计算项目 还包括数个小的计算和操作内容，这就使菜单管理 方法更难以实现。②专家系统中各计算项目之间是 相互联系的，如果将它们分别安排在不同的菜单中， 相互调用的时候会很不方便。⑧专家系统包括汽车 制动领域很多方面的知识和设计技巧，能够解决多 方面问题，因此专家系统的界面上应该全面体现出 各种功能模块。④从计算结果的可视化的角度来看， 专家系统要输出大量的性能曲线图和计算数据表 格，应该把这些结果显示在程序的主界面上，使用户
３．３参数模块的作用和优点 如图２所示参数模块是一个全局可见的数据结
构，它的元素对应着整个专家系统所需的全部数据。 参数模块一方面与人机界面的参数输入对话框（数 据输入模块）相连，接收用户输入的数据；另一方面 与知识库的各计算功能模块相连，为它们提供计算 参数并接收计算结果，进而实现模块间的数据通讯。 使用参数模块的优点表现在４方面。
收稿日期：２００５—０９一１０ 方泳龙吉林大学汽车工程学院教授，１３００２５长春市 邹乃威吉林大学汽车工程学院博士生讲师（佳木斯大学） 杨志华吉林大学汽车工程学院讲师博士生 洪哲浩吉林大学汽车工程学院工程师
万方数据
★首选渠道：租车公司 杭州租车公司在婚车租赁这一方面实力比较雄厚，从最普通的中高 级级车到最顶级的豪华车都有，可以提供的选择较多。但是由于自有车 辆需要有养护、停车、专业司机等方面的支出，所以它的价格相对于消 费而言，没有太大的商量余地。 ★常见渠道：婚庆公司 婚庆公司通常会向新人提供“套餐服务”，包括了主持策划、摄像、 DVD、鲜花和整个车队而且价格看上去会很诱人。大部分的婚庆公司的 婚辆都是从外面租赁而来，只不过它们得到的是“批发价”。有个别婚庆 公司不求服务质量，甚至向一些私人车主来借车来业务，在服务质量和 车型上都得不到保障。 ★新兴渠道：网络租车 杭州租车网 http://www.hzzuche.net/ 随着网络技术和电子商务的不断发达，在婚嫁类专业网站和一些电 子商务网站上租借婚车，也成了婚车租赁的主要渠道之一。这些网站都 提供了一个信息平台，使婚车的价格更加透明和公开。新人朋友在这些 网站上可以进行综合比较，来确定一个合理的价格。 颜色选择 ★白色婚车 白色彰显纯洁、干净高贵，与新娘白色的婚纱寓意着 同样的浪漫色彩，白色婚车市场前景不错，现在很多大城市整个车队都 是白色的，这也是因为路面上大多数车身还是以深颜色居多，干净的白 色显眼醒目，别有一番味道。 ★黑色婚车 黑色是人们选择率最高颜色，是一个经典色，庄重、 大气、沉稳，而且和新娘婚纱的颜色相配，显得非常有档次。黑色的婚 车更能凸显其气派，同时带有神圣庄严的气氛，是很多人选择黑色作为 婚车颜色的重要原因。 ★红色婚车 红色的描述是气质、活力、时尚、动感的组合，红色 婚车会把婚礼上喜庆夺目的氛围非常契合的表达出来。红色婚车比较适 合追赶时尚潮流的 80 后，让婚礼的每一处细节能够自由地展示新人的 独特个性。 婚车租赁价格 http://www.hzzuche.net/service.php 婚庆租车的价格会因地区的不同而略有差异，但是从大众的消费角 度来看，45.5%的人接受的婚车价格在 2000 元以下；26%的人接受的婚 车价格在 2001~5000 元；9%的人接受婚车价格在 5001~8000 元；大众 的婚车消费主要集中在 2000 元以下，尽管人们都喜欢气派的轿车，但 是近年来人们消费趋向于理性化
库的计算结果以设计任务为目标函数进行推理和优 化，是实现真正专家推理的关键部分。动态数据库用 于管理和存储输入、输出数据及中间计算结果。自学 习模块是专家系统运用数据库存储的数据和知识库 的知识不断丰富和提高自身处理问题能力的模块。
２人机界面设计
汽车制动专家系统的计算和分析内容很多，功 能也很强大。各功能之间既相互独立又相互依赖，这 就需要一个好的人机界面将这些内容有序地组织起 来。另外，好的界面对于专家系统的用户也是一个好 的使用向导。
（１）便于各模块的数据管理和相互通讯 参数模块是一个全局数据结构变量，它的各个 元素对应着全系统各种计算和操作所需的参数以及 保存计算结果的变量。由于专家系统工作时需要输 入很多变量，而且有的变量不只一个模块需要，如果 分别管理不仅浪费存储资源且很混乱，也不利于模 块间的数据通讯。所以通过参数模块的运用能够提 高程序的运行效率，便于管理和维护。 （２）提高人机界面的数据输入效率 对话框输入项目与参数模块的关系如图３所 示。程序内部生成对话框后，各输入栏以参数模块中 数据结构的对应元素赋初值。如果输入栏显示为 “０”，说明用户还未对该元素赋值，用户只需对这个 输入栏输入数据然后点击“确定”，用户输入的数据 就存储到参数模块数据结构中，以备程序调用。当进 行其他项目计算时点击参数输入操作后，弹出对话
图１ 汽车制动专家系统程序界面
Ｆｉｇ．１ Ｐｒｏｇｒａｍ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｏｆ ａｕｔｏ ｂｒａｋｅ ｅｘｐｅｒｔ ｓｙｓｔｅｍ
２．３参数的输人 系统中每一组计算项目下都有一个参数输入对
话框。用于输入该计算项目中各项计算和操作内容 必需的数据。参数输入对话框要和参数模块进行数 据交换（参数模块的功能将在３．３节中介绍）。这样 可以提高数据输入的效率，增强数据输入的灵活性。
３系统知识库的建立
知识库是存储于计算机中的知识的集合，是制 动专家系统的核心之一。知识库对知识的表示和组
织直接关系到推理机工作效率的高低，因此建立高 效合理的知识库对于制动专家系统的开发是至关重 要的。 ３．１系统的知识结构
知识库中既包括汽车整车制动性能设计又有制 动系统结构参数设计。在实际设计任务中，这两方面 工作往往交叉进行。这就要求在建立知识库时不但 要考虑知识的完整全面性，还要考虑各计算项目之 间的协作能力和它们组合起来适应不同任务目标的 灵活性。另外，制动专家系统的功能应具有可扩充
Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｔｓ Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ Ｂａｓｅ
Ｆａｎｇ Ｙｏｎｇｌｏｎｇ
Ｚｏｕ Ｎａｉｗｅｉ Ｙａｎｇ Ｚｈｉｈｕａ （Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）
Ｈｏｎｇ Ｚｈｅｈａｏ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅ Ｉ／Ｏ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ｔｈｅ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｂａｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋ｗａｓ ｕｓｅｄ ａｓ ａ ｔｏｏｌ ｔｏ ｓｅｔ ｕｐ ａｎ ａｕｔｏ ｂｒａｋｅ ｅｘｐｅｒｔ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｏｏｌ ｏｆ ＣＪｌｉｂｒａｒｙ ｗａｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｂｕｉｌｄ ｔｈｅ Ｉ／Ｏ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｏｆ ａｎ ａｕｔｏ ｂｒａｋｅ ｅｘｐｅｒｔ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｍｏｄｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｂａｓｅ．Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｍｏｄｕｌｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅａｌｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄａｔａ．Ｆｉｎａｌｌｙ ｉｔｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ＣＡ６４７１ ａ ｌｉｇｈｔ ｃａｒｒｉａｇｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｖａｌｉｄａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｕｔｏ ｂｒａｋｅ ｅｘｐｅｒｔ ｓｙｓｔｅｍ ｗｏｒｋｓ ｐｅｒｆｅｃｔｌｙ．
（３）数据存储不易出错 专家系统应该有数据存储功能以备将来参考。 如果没有统一的数据管理方案数据存储将会一片混 乱。引入参数模块后使程序的数据都集中在一个大 的结构中，分别体现为结构的各个元素，存储时只要 按照结构的存储要求将其元素依次存储即可［５￣６］。 （４）为建立动态数据库提供方便 专家系统应该有动态数据库，它是推理机进行 推理的依据之一，也是专家系统自学习模块的基础。 采用参数模块使专家系统的数据管理结构化、有序 化、简单化，从而方便了动态数据库的建立和管理。 由于动态数据库内存储的数据具有上述特点而便于 专家系统对其数据进行访问、提取、比较和分析，因 而更有助于推理机和自学习模块功能的发挥。
万方数据
第６期
方泳龙等：汽车制动专家系统人机界面设计和知识库的建立
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性。比如在扩充专家系统功能时，可以在系统已有的 ＡＢＳ性能分析模块的基础上扩充ＴＣＳ性能计算和 分析功能模块。出于以上各方面因素的考虑，构建知 识库时采用了模块化设计的方法。 ３．２知识库的模块化设计方案
模块化设计是指将设计系统目标分解成若干个 模块分别进行设计，然后在模块的基础上完成设计 任务。汽车制动专家系统的模块划分和模块间的关 系如图２。为了实现各模块之间的协作和数据通讯， 每个模块都有与相关模块通讯的接口，以便相互之 间灵活调用。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｖｅｈｉｃｌｅ，Ｂｒａｋｅ，Ｅｘｐｅｒｔ ｓｙｓｔｅｍ，Ｉ／０ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｂａｓｅ
引言
专家系统自２０世纪６０年代末诞生以来，一直 是人工智能领域最活跃的一个分支。如果在汽车制 动领域引入专家系统将会有很广阔的应用前景。
１系统的功能
汽车制动专家系统是汽车制动性能分析和计算 的综合性软件，能够模拟专家的思维。汽车制动专家 系统包括知识库、推理机、动态数据库和自学习模 块¨３｜。其中，知识库共包括２０多项设计项目，涉及 汽车制动系统设计的各种设计技巧。推理机对知识
数
数
据
模
输
块
理想液压分配模块 实际液压分配模块
鋈蓬
入 模 块 一 滚 动 条 下
对 话
一
冀 全
理想与实际制动力模块
局
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制动距离模块｝一
图２汽车制动专家系统模块关系图
Ｆｉｇ．２
Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｄｒａｗｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｕｌｅｓ ｏｆ ａｕｔｏ ｂｒａｋｅ ｅｘｐｅｒｔ ｓｙｓｔｅｍｓ