第六章机组故障诊断专家系统

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1、第六章故障诊断专家系统6.1专家系统概述6.1.1专家系统的定义专家系统(Expertsystem简称ES)是人工智能的一个分支领域，在自然科学、社会科学、工程技术的各个领域得到了广泛的应用，是人工智能领域中最具有吸引力、最成功的研究领域。20世纪6()年代中期，人工智能由追求通用的一般研究转入特定的研究，产生了以专家系统为代表的基于知识的各类人工智能系统。1965年，斯坦福人学教授费根鲍姆(E.A.Feigenbaum)开创了基于知识的专家系统这一人工儈能研究的新领域。他与别人共同开发的根据化合

2、物的分子式及其质谱数据帮助化学家推断分子结构的计算机程序系统DENDRAL,标志著专家系统的诞牛。专家系统的发展可以分为孕育(1965年以前)、产牛(1965—1971)、成熟(1972—1977)和发展(1978-)四个阶段12叫在7()年代ES系统的成熟期，ES的概念与观点逐渐人众化,先后出现了一批较成熟的ES系统，主要是在医学领域，代表性的有MYCIN、CASNET、PROSPECTOR等ES系统。这一吋期的ES系统•第一代系统相比具有：多数使用口然语言对话，多数系统具冇解释功能，采用了似然

3、推理技术。进入80年代后，专家系统的应用范围更加广泛，已扩展到军事、空间技术、建筑设计和设备诊断等方而。在设备的故障诊断领域中，近儿年我国也开发了一些专家系统，主要是针对汽轮发电机组开发的故障诊断专家系统。水电机组的结构与运行原理同汽轮发电机组相似,但却有不同Z处，因此水电机组故障诊断的研究即具有一定的理论基础，又具有很大的必耍性。专家系统发展到现在，已经得到许多领域专家的认可，但是对于专家系统的定义到n前为止述没有一个统一的说法。一种意见认为：专家系统是利用具有相当聚的公认、权威的知识来解决特定

4、领域中的实际问题的计算机程序系统，可以根据人为提供的数据、事实和信息,结合系统屮存储的专家经验或知识，运用一定的推理机制进行推理判断，最麻给出一定的结论和用八解释以供用八决策之用。持有另一种意见的人则认为：专家系统是一个具有知识库和具体计算机的系统，其知识库屮的知识来源于某领域专家的技能和经验；可以对某一任务提岀建议或给岀合理的决策；能判断占己的推理路线并以简明的形式显示出來；常采用基于规则的程序设计。笫三种意见认为：专家系统是一个使用知识和推理的智能计算机程序，它的目的是解决人类专家很难解决的一

5、些问题；专家系统中的知识由事实和启发式信息构成，其事实构成了共亨且为专家认可的知识信息体；专家系统的启发式信息则是一些独特的推理规则，如似然推理规则、优化猜测规则等。上述对专家系统的理解都有两个概念一知识、推理和智能程序。因此可以引用专家系统创始人费根鲍姆（E.A.Feigenbaum）的一段话來说明什么是专家系统：“专家系统是一个智能计算机程序，它利用知识和推理过程来解决那些需要大量的人类专家知识才能解决的复杂问题。所用的知识和推理过程可认为是最好的领域专家的专门知识的模型”。一般而言，专家系统

6、具有如下特点：a）彖人类专家一样可以解决一些困难问题；b）以知识为基础；c）用适当的方式进行人机交流，包括使用白然语言；d）具有专家水平的专门知识。专家系统所具有的知识而可以很窄，但针对某个特定领域，必须要冇专家的水平；e）具冇符号处理的能力。专家系统能采用符号准确地来表示领域有关的信息和知识，并对其进行各种处理和推理功能，这里川符号表示的知识和信息超越了数据的范畴;0具有一般问题的求解能力。专家系统具有一种公共的智能行为，能做一般的逻辑推理、目标搜索和常识处理等工作；g）具有i定的复杂度与难度。

7、专家系统所处理的知识都是专门的领域知识。若领域问题不具有一定的复杂度与难度，就根本不需要专家来解决；h）具冇解释功能。专家系统在解题的过程中，应能解释获得结果的原因。这就是专家系统的透明性；i）具有获取知识的能力。与人类专家一样能通过学习不断丰富自己的知识和扩充知识库，髙级专家系统也应有进i步不断获取知识的能力；j）具有口学的能力，能从系统运行的经验屮不断总结新知识和更新老知识。目前，该能力还是停留在初级阶段，还没有找到更好地解决学习问题的方法；k）具有鮫好的对扩充性与可维护性，因为专家系统一般都

8、把程序的控制和推理机构与知识分离，相对地互相独立；专家系统是一种智能的计算机程序，而这种智能计算机程序不同于传统的计算机程序。专家系统可以表示为：知识+推理二专家系统而传统计算机程序为：数据+算法二程序专家系统与传统计算机程序的区别：Q总体上说，专家系统是一种属于人丁智能范畴的计算机应用程序，人工智能的各种问题的求解策略和方法都适用于专家系统。专家系统使用的求解方法不同于传统应用程序的算法。专家系统求解的问题是不良结构或不确定性的问题，

9、何传统的程序求解的是确定的定规类问题。b）从