第三章 不确定和非单调推理方法

  3.4.2 定性方程法
  1.变量的定性值及其运算
  若已知物理系统的微分方程、代数方程,首先需定义变量的定性值集合以及相应地定性运算,进而建立通常的运算转换为定性运算的方法。
  定性值集合的元素是由对数轴的划分而得到的,通常最简单的办法是将(- ∞,∞)划分成(- ∞,0),0,(0,∞)三段相应的定性值规定为-,0,+。这时定性值集合就是{-,0,+}。
  变量x 的定性值记为[x],定义为
    [x]=
另外用x表示的定性值,即

    

  定性值的加乘运算分别以表示,可分别按下表定义:

  表中出现的?表示不确定或无定义。
  的运算规律:
  [0][e1][e1]
  [0][e1][0]
  [+][e1][e1]
  [-][e1]-[e1]
  由+,×到? 的转换规律:
  [e1+e2][e1][e2]
  [e1×e2][e1][e2]
  依这些规律不难将代数方程、微分方程定性化。在得到定性方程后做出解释便是整个的定性推理过程。de Kleer 建立了一个ENVISION 定性推理系统。
  2.举例 压力调节器定性分析
  压力调节器是通过弹簧来控制阀门流量,以使流量为某设定值而不受流入的流量和负载变化的影响。
  依物理学有
   Q=CA P>0
   
其中Q为通过阀门的物质流量,P是压力,A是阀门开起的面积,而C是常系数,ρ是物质的质量密度。
  依运算和转换规则容易得到定性方程
  [Q]=[P]
  Q=A+P(如果A>0)
依物理上的一致性连续性原理还可建立其它定性方程。
  由这些定性方程便可给出物理过程的定性解释。如可用定性方程描述该调节器的三种特殊状态:
  
OPEN 状态 A=AMAX。这时定性方程为
     [P]=0 P=0
  
WORKING 状态 0<A<AMAX。这时定性方程为
     [P]=[Q] P+A=Q
  
CLOSED 状态 A=0。这时定性方程为
     [Q]=0 Q=0
  还可用定性方程讨论三种状态间的转换。