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Visual Prolog下定义了Petri网的主要元素，采用Visual Prolog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Visual Prolog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/Horn子句的模糊Petri网知识表达及建模算法，有效地结合了Horn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/Horn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Visual Prolog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/Horn子句的HAZOP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，建立了蒸发罐节点、精馏节点和离心泵节点的知识库模块，并且开发实现了Visual Prolog应用系统。

目录

文摘

英文文摘

学位论文数据集

第一章 前言

1.1 论文研究的背景与意义

1.2 国内外文献综述

1.2.1 Petri网理论与应用

1.2.2 模糊Petri网及其知识表达

1.2.3 化工HAZOP分析专家系统

1.2.4 一阶谓词（Horn子句）与Visual Prolog

1.3 本论文研究的主要内容

第二章 化工HAZOP分析专家系统

2.1 HAZOP分析核心技术

2.1.1 HAZOP分析基本概念

2.1.2 HAZOP分析的技术性能和特征

2.1.3 HAZOP分析步骤及主要内容

2.1.4 HAZOP分析的主要方法

2.1.5 HAZOP分析的公式化描述

2.1.6 HAZOP分析实例

2.2 HAZOP分析专家系统

2.2.1 HAZOP分析专家系统概述

2.2.2 HAZOP分析的知识获取

2.2.3 HAZOP分析专家系统的知识表达

2.2.4 HAZOP分析专家系统的结构

2.3 Visual Prolog实现HAZOP分析专家系统

2.3.1 Visual Prolog语言

2.3.2 Visual Prolog程序结构

2.3.3 VIP的知识表达与推理机制

2.3.4 基于VIP的Petri-HAZOP实现

第三章 基于Petri网模型的Prolog/Horn子句知识表达与推理

3.1 模糊Petri网及其知识表达

3.1.1 Petri网概述

3.1.2 模糊逻辑与知识表达

3.1.3 模糊产生式规则表示法

3.1.4 模糊Petri网的描述与定义

3.1.5 基于模糊Petri网的模糊推理算法

3.2 Prolog/ Horn子句知识表达与推理

3.2.1 Prolog/Horn子句

3.2.2 基于Prolog/Horn子句的HAZOP分析FPN建模算法

3.2.3 Petri-HAZOP分析专家系统应用实例

第四章 基于Petri网模型的化工HAZOP分析专家系统

4.1 Petri-ChemHAZOP专家系统的结构与运行机制

4.2 Petri-ChemHAZOP专家系统的设计与开发

4.2.1 系统定义

4.2.2 实时数据库(Ⅰ)

4.2.3 基于Petri网模型的Prolog/Horn知识表达与推理机

4.2.4 Petri-ChemHAZOP专家系统的知识库

4.2.5 HAZOP专家系统的人机接口

4.3 Petri-ChemHAZOP专家系统的知识库组成

4.4 Petri-ChemHAZOP专家系统的Visual Prolog实现

4.4.1 Petri-ChemHAZOP的Visual Prolog部分程序

4.4.2 Petri网自动建模结果

第五章 实例研究

5.1 工业DMF回收过程

5.1.1 DMF概述

5.1.2 工艺流程与工艺设计说明

5.2 工业DMF回收的Petri-ChemHAZOP专家系统知识库

5.2.1 蒸发罐系统分析节点的知识库模块

5.2.2 精馏系统分析节点的知识库模块

5.2.3 离心泵系统分析节点的知识库模块

5.3 Petri-ChemHAZOP专家系统在工业DMF回收系统中的应用

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者与导师简介

北京化工大学 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书