智能控制(研)-第五章专家控制系统

《智能控制(研)-第五章专家控制系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章专家控制系统Chapter5ExpertControlSystem智能控制IntelligentControl专家系统基本原理专家系统的主要类型及其结构专家控制系统的结构与类型专家控制系统的应用实例5.1专家系统的基本概念5.1.1专家系统的定义与一般结构1．专家系统的定义定义5.1专家系统专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。专家系统是一个智能计算机程序系统，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题,以人类专家的水

2、平完成特别困难的某一专业领域的任务。2.专家系统的一般结构专家系统的结构是指专家系统各组成部分的构造方法和组织形式图5.1专家系统简化结构图图5.2理想专家系统结构图一般应用程序与专家系统的区别在于：前者把问题求解的知识隐含地编入程序，而后者则把其应用领域的问题求解知识单独组成一个实体，即为知识库。知识库的处理是通过与知识库分开的控制策略进行的。更明确地说，一般应用程序把知识组织为两级：数据级和程序级；而大多数专家系统则将知识组织成三级；数据、知识库和控制。专家系统的主要组成部分如下：(1)知识库（

3、KnowledgeBase）用于存储某领域专家系统的专门知识，包括事实、可行操作与规则等。(2)综合数据库（GlobalDatabase）又称全局数据库或总数据库，它用于存储领域或问题的初始数据和推理过程中得到的中间数据（信息），即被处理对象的一些当前事实。(3)推理机（ReasoningMachine）推理机用于记忆所采用的规则和控制策略的程序，使整个专家系统能够以逻辑方式协调地工作。推理机能够根据知识进行推理和导出结论，而不是简单地搜索现成的答案。(4)解释器（Explainator）解释器能够

4、向用户解释专家系统的行为，包括解释推理结论的正确性以及系统输出其它候选解的原因。(5)接口（Interface）接口又称界面，它能够使系统与用户进行对话，使用户能够输入必要的数据、提出问题和了解推理过程及推理结果等。5.1.2专家系统的建造步骤建立专家系统的一般步骤如下：(1)设计初始知识库。知识库的设计是建立专家系统最重要和最艰巨的任务。初始知识库的设计包括：(a)问题的知识化，即辨别所研究问题的实质，如要解决的任务是什么，它是如何定义的，可否把它分解为子问题或子任务，它包含哪些典型数据等。(b)

5、知识的概念化，即概括知识表示所需要的关键概念及其关系，如数据类型、已知条件（状态）和目标（状态）、提出的假设以及控制策略等。(c)概念的形式化，即确定用来组织知识的数据结构形式，应用人工智能中各种知识表示方法把与概念化过程有关的关键概念、子问题及信息流特性等变换为比较正式的表达，它包括假设空间、过程模型和数据特性等。(d)形式的规则化，即编制规则、把形式化了的知识变换为由编程语言表示的可供计算机执行的语句和程序。(e)规则的合法化，即确认规则化了知识的合理性，检验规则的有效性。(2)原型机（prot

6、otype）的开发与试验。包括整个模型的典型知识，而且只涉及与试验有关的足够简单的任务和推理过程。(3)知识库的改进与归纳。反复对知识库及推理规则进行改进试验，归纳出更完善的结果。图5.3建立专家系统的步骤5.2专家系统的主要类型及其结构5.2.1基于规则的专家系统1.基于规则的专家系统的工作模型知识库（规则）工作存储器（事实）推理机图5.4基于规则的工作模型基于规则的专家系统采用下列模块来建立产生式系统的模型：知识库:以一套规则建立人的长期存储器模型工作存储器:建立人的短期存储器模型，存放问题事实

7、和由规则激发而推断出的新事实推理机:借助于把存放在工作存储器内的问题事实和存放在知识库内的规则结合起来，建立人的推理模型，以推断出新的信息2.基于规则专家系统的结构解释器用户界面开发界面外部程序工作存储器推理机知识库用户知识工程师图5.5基于规则专家系统的结构5.2.2基于框架的专家系统基于框架的专家系统建立在框架的基础之上；基于框架的专家系统采用面向目标编程技术；基于框架的设计和面向目标的编程共享许多特征；在设计基于框架系统时，专家系统的设计者们把目标叫做框架。1.面向目标编程与基于框架设计特征名

8、称值侧面规则目标议程表人类男人女人约翰李勇丽达王红类（class）槽(Slots)子类（subclass)例子(instances)规则(rules)目标议程表(goalagenda)2.基于框架专家系统的结构图5.6人类的框架分层结构3.基于框架专家系统的一般设计方法基于框架专家系统的主要设计步骤与基于规则的专家系统相似，主要差别在于如何看待和使用知识；在设计基于框架的专家系统时，把整个问题和每件事想像为编织起来的事物；在辨识事物之后，寻找把这些事物组织起来的方法；