模拟训练设备的操作评估专家系统

发布时间:2008/5/26 0:00:00 访问次数:490

作者：河北石家庄军械工程学院（０５０００３）何英孟晨

来源：《电子技术应用》

摘要：介绍了模拟训练设备中，用于对操作人员实际操作进行评估的专家系统。该系统以典型操作的专家知识库为基础，利用基于模糊逻辑的数学推理模型对操作人员的实际操作进行评估，使得评估工作具有了类似于人的智能，避免了武断性，提高了评估的科学性和可信度。着重叙述了系统的建模方法并简要介绍了编程实现的思路。 关键词：专家系统模糊逻辑

随着计算机仿真技术的发展，在很多领域中人们都利用模拟训练设备代替实际仪器装备进行操作训练，如许多培训基地都用模拟设备对培训人员进行故障排除训练和基本操作训练等。通常，这些模拟训练设备分为主机和分机两部分，分机负责模拟实际操作的背景环境，主机则负责给出用户界面、进行操作指导和控制训练进程等工作。此种设备通常要对操作人员的实际操作进行评估，针对评估结果进行训练计划的调整，为合理地安排教学内容、调整训练进度提供科学依据，以提高训练的实际效果和质量。基于模糊逻辑的操作评估专家系统就是针对这一目的建立的。

１系统的数学模型

对实际操作的考核评估不同于笔答试卷的评分，具体的实际操作情况是不能用某一种或几种标准答案来简单地评定的。系统需要对操作人员的操作时间、操作技巧等因素进行综合评估，而这些因素本身都具有一定的模糊性，对它们很难给出精确的评价标准。因此，本文提出了基于模糊逻辑的专家评估系统，让计算机以接近于人的思维进行综合评估打分，使评估比较科学合理。

１.１模糊逻辑简介

模糊逻辑运算是软计算的一种，它所研究的对象是表征某种程度、具有不确定边界的量，利用模糊系统可以得到输入空间到输出空间的便捷的映射。

模糊推理通常使用语言变量，这些变量用词语代替了数值，将采集到的精确量测量数据进行ｆｕｚｚｙ化处理，转化成通过隶属度函数及ｆｕｚｚｙ子集表达的ｆｕｚｚｙ量。模糊逻辑将原来通过精确量描述的输入输出关系的精确数学模型，转化为一种相应的、由条件语句表达的模糊关系，其运算形式接近于人的直觉思维，这就提高了系统的弹性，即系统对输入量的不确定性ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ　、不精确性ｉｍｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　和部分正确性ｐａｒｔｉａｌｔｒｕｔｈ　的容忍度。

模糊逻辑的推理规则是一系列的模糊ｉｆ－ｔｈｅｎ条件。ｉｆ（输入语言变量ｆｕｚｚｙ子集）ｔｈｅｎ（输出语言变量ｆｕｚｚｙ子集）模糊规则的应用，使系统易于理解和调整，可以在专家经验的基础上建模，使得系统可以方便地与控制系统相结合。

１.２模型设计思想

训练时，操作项目由主机内部预存的典型操作专家知识库提供，训练模拟器记录操作人员的操作时间和操作步骤。本文把操作时间的长短，操作技巧应用的好坏，操作准确程度等因素用模糊量来设定，即定义时间符合度、操作点符合度和成功度作为输入量，根据专家的评判意见建立模糊推理规则，并根据实际操作的抽样调查试验对系统的参数进行调整，得到最终的模糊评估模型。

１.３模型的符号说明

模型的符号说明如表１所示。

表1 符号说明表 符号名称符号涵义 t 实际操作时间 t 参考操作时间 ct 时间符合度 cp 操作点符合度 s 成功度函数