基于Petri网模型的化工HAZOP分析专家系统研究与实现

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1、摘要基于Petri网模型的化工HAZOP分析专家系统研究与实现摘要Petri网和专家系统的研究与应用是目前较为活跃的两个领域，本论文面向化工HAZOP分析，研究了专家系统与Petri网的融合技术，并以某化工企业溶剂回收工程控制系统为对象，建立了一个基于Petri网模型的化工HAZOP分析专家系统。论文的前部分主要介绍了基于Petri网的HAZOP分析的知识表达与推理的方法，提出在VisualProlog下定义了Petri网的主要元素，采用VisualProlog实现了基于Petri网的HAZOP分析专家系统的知识表达与推理，以构造基于Vis

2、ualProlog的Petri．HAZOP分析专家系统。提出了一种基于Petri网模型的专家系统知识表达方法，将一阶谓词逻辑(Horn子句)与模糊Petri网相结合，针对HAZOP分析的特点，给出了基于Prolog／Hom子旬的模糊Petri网知识表达及建模算法，有效地结合了Hom子句的逻辑推理与模糊Petri网的知识表达能力。该方法应用于构造化工HAZOP分析专家系统的实例，通过输入HAZOP分析内容，自动分析输出模糊Petri网图形，增强了专家系统的启发性和透明性。论文的后部分给出了Petri．ChemHAZOP专家系统的总体结构，依据

3、各个功能模块分别论述，研究了系统定义、实时数据库、基于Petri网模型的Prolog／Hom子句知识表达与推理机、Petri—ChemHAZOP专家系统的知识库及其知识表达算法、HAZOP专家系统的人机接口和Petri．ChemHAZOP专家系统的VisualProlog实现等内容。提出了Petri．ChemHAZOP专家系统的推理机运行算法，以及基于Prolog／Hom子旬的ttAZOP分析FPN建模算法和知识库的Petri网模型知识推理算法。并以某化工溶剂回收过程为对象，通过分析其蒸发系统、精馏系统和离心泵系统的运行操作，建立了蒸发罐节

4、点、精馏节点和离心泵节点的知识库模块，并且开发实现了VisualProlog应用系统。关键词：专家系统，Petri网，知识表达，谓词逻辑，HAZOP分析ll^ABSTRACTSTUDYANDREALIZAl’IoNONCHEMICALHAZoPEXPERTSYSTEMBASEDoNPETRINETMODELINGABSTRACTPetrinetandexpertsystemhavebecometwomainactivefieldsinautomationandartificialintelligence(AI)．CombinationofE

5、xpertsystemandPetrinethasbeenstudiedfortheapplicationofchemicalHAZOP,furthermore，achemicalHAZOPexpertsystembasedonPetrinetisdevelopedfortheapplicationofchemicalHAZOPinaDMFrecoveryprojectforacompany．ThefirsthalfofthedissertationpresentstheprincipleofPetri-HAZOPexpertsystem，

6、introducesthemethodofknowledgerepresentationandinferencerulesbasedonPetri．HAZOPanalysis．ThemainelementsofPetrinetaredefinedusingVisualProlog．ThedissertationproposestherealizationofknowledgerepresentationandinferencerulesbasedonPetri—HAZOPanalysis，whichisprogrammedbyVisualP

7、rolog．Withanactualexample，thedissertationalsoestablishesaPetri-HAZOPexpertsystem．AmethodologyofknowledgerepresentationbasedonPetrinetmodelisproposedforHAZOP．expertsystem．Thefirstorderpredicatelogic(Hornclauses)isassociatedwithfuzzyPetrinet．AccordingtothecharacteristicofHAZ

8、OP,knowledgerepresentationbasedonfuzzyPetrinetanditsmodelingalgorithmswithHornIII北京化工大学硕士