第2章-专家控制-测控04syq.ppt

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1、第2章专家控制专家系统专家控制系统专家PID控制1传统控制系统系统运行——排除人为干预——人机缺乏交互——控制器缺乏应变能力——强烈依赖数学模型22.1专家系统专家：对解决专门问题非常熟悉的专门人才，一般源于丰富的经验及详细专业知识。专家系统：一类包含知识和推理的智能计算机程序系统，内部含有大量的某个领域专家水平的知识和经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的经验方法来处理该领域的高水平难题。简言之，是模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。3发展历史初创期（1965－1971）DENLDRA：推断化学分子结构的专家系统（专家系统奠基人、Stanford

2、大学计算机系Feigenbaum教授）MACSMA：用于数学运算的数学专家系统（麻省理工学院）4成熟期（1972－1977）血液感染病诊断专家系统MYCIN（理论－应用）语音识别专家系统HEARSAY（理论－成熟）5发展期（1978－现在）1987年1000种解释、预测、设计、规划、监理、修理、指导、控制等6专家系统特点启发性透明性灵活性符号操作不确定性推理7启发性问题结构往往不合理问题求解知识包括理论知识、常识和专家的启发知识启发知识可能不完全、不准确，但能执行高级分析与推理8透明性专家系统能够解释本身的推理过程和回答用户提出的问题应用知识库内的知识和问

3、题求解过程产生的中间结果9灵活性具有扩展和丰富知识库的能力改善非编程状态下的系统性能，即自学习能力知识库、推理机相对独立10符号操作强调符号处理和符号操作用符号表示知识符号集合表示问题的概念11不确定性推理问题求解方法大多是经验性的提供的有关信息往往也是不确定性的经验知识一般用于表示不精确性并存在一定概率的问题12专家系统优点高效、准确、周到、迅速、不知疲倦不受环境影响、不可能遗漏、忘记专家专长不受时间、空间限制，以便推广汇集多领域专家知识和经验及其协作能力军事专家系统巨大经济、社会效益促进科技发展13专家系统构成结构：专家系统各组成部分的构造方法和组织形

4、式知识库、推理机14专家系统建立知识库（1）基于专家经验的判断性规则（2）用于推理、问题求解的控制性规则（3）用于说明问题的状态、事实和概念及当前的条件和常识等的数据包含知识查询、检索、增删、修改和扩充等模块通过人机接口与专家沟通，获取知识15推理机用于对知识库中的知识进行推理来得到结论的“思维”机构（1）正向推理：从原始数据和已知条件得到结论（2）反向推理：先提出假设的结论，然后寻找支持证据，若证据存在，则假设成立（3）双向推理：运用正向推理提出假设的结论，运用反向推理来证实假设16知识的表示常用方法：产生式规则、框架、语义网络、过程产生式规则：IFET

5、HENHWITHCF17专家系统开发语言（1）C语言，人工智能语言（Prolog,Lisp等）（2）专家系统开发工具：已经建好的专家系统框架18专家系统建立步骤（1）知识库设计①确定知识类型：叙述性知识、过程性知识、控制性知识②确定知识表达方式③知识库管理系统的设计19（2）推理机设计①选择推理方式②选择推理算法：选择各种搜索算法，如深度优先搜索、广度优先搜索、启发式优先搜索等20（3）人机接口设计①设计“用户－专家系统接口”：用于咨询理解和结论解释②设计“专家－专家系统接口”：用于知识库扩充及系统维护212.2专家控制瑞典学者K.J.Astrom提出应用

6、专家系统概念和技术，模拟人类专家的控制知识与经验而建造的控制系统目的：传统控制的基础＋有经验的控制工程师22专家控制基本原理结构23功能满足任意动态过程的控制需要可以利用对象的先验知识通过修改、增加控制规则，不断积累知识，改进控制性能定性描述控制系统性能对控制性能解释通过对控制闭环中的单元进行故障检测来获取经验规则24与专家系统的区别（1）专家系统能完成专门领域的功能，辅助用户决策；专家控制能进行独立的、实时的自动决策，比可靠性、抗干扰性要求高（2）专家系统离线工作，专家控制在线控制25知识表示（1）受控过程的知识①先验知识：包括问题的类型及开环特性②动态

7、知识：包括中间状态及特性变化（2）控制、辨识、诊断知识①定量知识：各种算法②定性知识：各种经验、逻辑、直观判断26数据库（1）事实：知识的静态数据（2）证据：测量到的动态数据（不完整、冲突）（3）假设：由事实和证据推导的中间结果（4）目标：系统的性能指标27规则库IF控制局势（事实和数据）THEN操作结论28分类直接型专家控制器间接型专家控制器29间接型专家控制器30优化型专家控制器适应型专家控制器协调型专家控制器组织型专家控制器31专家系统类型解释专家系统：通过对已知信息和数据的分析与解释，确定它们的含义32预测专家系统通过对过去和现在已知状况的分析，推

8、断未来可能发生的情况33诊断专家系统根据观察到的情况（数据）推断某