第二章计算机辅助设计基础理论.doc

第二章 计算机辅助设计基础理论

2-1 软件工程学概要
一、软件工程学的产生
软件工程学
Ú 是指导计算机软件开发和维护的学科。
Ú 为应付软件开发和维护过程中遇到的一系列严重问题和困难（即“软件危机”），软件工程学应运而生
二、软件工程学的研究对象
软件工程学研究对象
采用工程的概念、原理、技术和方法来开发和维护软件、把经过时间考验而证明正确的管理技术和当前能够得到最快技术和方法结合起来。
三、软件周期的阶段划分
软件周期
Ú 可行性研究
Ú 需求分析
Ú 总体设计
Ú 详细设计
Ú 编码
Ú 测试
Ú 维护
2-2 计算机图形学概要
一、二维几何变换
1 比例变换
（a、d至少有一个不等于1，若X不变，则a＝1，若Y不变，则d＝1）
2 旋转变换
（必须在原点旋转，旋转逆时针为正）

3 平移变换
将X向右平移L，将Y向上平移M

4 对称变换
①对（关于）X轴对称 （X，Y） （X，－Y）
②关于Y轴对称 （X，Y） （－X，Y）
③关于原点对称 （X，Y） （－X，－Y）

例：将矩形ABCD绕任意点P（m，n）旋转θ角，求其组合变换矩阵
Ⅰ将坐标原点平移到P点（考虑正负号）T1
Ⅱ进行旋转变换T2
Ⅲ将坐标系平移回原点T3
Ⅳ将三个变换矩阵相乘即可——布置计算
二、三维几何变换（略）
2-3 工程数据库原理
一、基本要求
管理各种类型的工程图形文件（包括矢量工程图、光栅工程图、混合工程图、位图、传真、表格等）
二、数据模型
面向对象的数据模型
三、体系结构
四、语言
2-4 优化技术
一、优化技术
优化技术是对一个问题从许多可以解决方案中取得“最佳”解决方案的一种方法。
在优化技术中，人们评价设计“优化”的标准称为目标函数，参与设计而可以变化的量称为决策变量；设计时应遵守的各种条件称为约束条件。
最优化方法就是在某些约束条件下从许多可行解中找出能使目标函数极小化或极大化的最佳方案。
二、公路设计和公路网规划的数学模型确定方法
数学模型确定
线性规划和非线性规划
动态规划
多目标决策问题

2-5 人工智能和专家系统
专家系统是人工智能领域中较为成熟的一个分支，在日常生活中，我们经常回遇到一些需要“专家”水平才能解决的复杂问题，这时我们会希望得到该领域专家的具体帮助与指导，但这往往需要大量的时间和不扉的费用。如何才能花较少的时间、较低的费用和便捷的方式来求得所需的答案呢？伴随着人工智能技术与应用的发展，我们将目光投向了专家系统。
一、人工智能
人工智能是计算机学科的一个重要分支，其研究的目的是通过分析人类的智能活动，力图由计算机实现类似的功能。
二、专家系统
是人工智能研究中的一个应用领域，它是一个智能化计算程序，可以利用知识和推理过程来解决需要大量的经验才能求解的复杂问题。
专家系统就是一个具有智能特点的计算机程序，它的智能化主要表现为能够在特定的领域内模仿人类专家思维来求解复杂问题。因此，专家系统必须包含领域专家的大量知识，拥有类似人类专家思维的推理能力，并能用这些知识来解决实际问题。
三、专家系统的结构(P19图2－5)
专家系统通常由人机交互界面、知识库、推理机、解释器、综合数据库、知识获取等6个部分组成。
四、专家系统工作流程
专家的知识存入知识库，然后由用户将要解答的问题告诉系统，推理机从知识库中搜索并推理，最后得到答案。
人工智能中的知识表示形式有产生式、框架、语意网络等，而在专家系统中运用得较为普遍的知识是产生式规则。产生式规则以IF…THEN…的形式出现，就象BASIC等编程语言里的条件语句一样，IF后面跟的是条件（前件），THEN后面的是结论（后件），条件与结论均可以通过逻辑运算AND、OR、NOT进行复合。在这里，产生式规则的理解非常简单：如果前提条件得到满足，就产生相应的动作和结论。
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