智能控制导论教学课件蔡自兴IC_Ch3.ppt

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1、智能控制导论国家精品课程配套教材蔡自兴1智能控制教学课件第3章专家控制3.1专家系统的基本概念3.2专家系统的主要类型及其结构3.3专家控制系统的结构与类型3.4专家控制系统应用举例3.5小结智能系统与智能软件研究所23.1专家系统的基本概念3.1.1专家系统的定义与一般结构专家系统的定义专家系统：专家系统是一个智能计算机程序系统，是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。基于知识的专家：专家系统是广泛应用专门知识以解决人类专家水平问题和人工智能的一个分支。专家系统又称为基于知识的专家系统。33.1.1专家系统的结构与类型专家系统的结构3.1专

2、家系统的基本概念接口知识库解释器计划议程中间解调度器协调器执行器用户黑板推理机知识库推理机专家知识输入或提问答案理想专家系统的结构图专家系统的简化结构图43.1.1专家系统的结构与类型专家系统的主要组成部分知识库（knowledgebase）用于存储某领域专家系统的专门知识，包括事实、可行操作与规则等综合数据库（globaldatabase）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。推理机（reasoningmachine）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解

3、释器（explainator）能够向用户解释专家系统的行为接口（interface）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3.1专家系统的概念53.1.2专家系统的建造步骤专家系统的建造步骤设计初始化知识库问题知识化知识概念化形式规则化规则合法化原型机的开发与试验知识库的改进与归纳3.1专家系统的基本概念63.1.3建造专家系统的步骤与设计技巧专家系统的建造步骤设计初始化知识库问题知识化知识概念化形式规则化规则合法化原型机的开发与试验知识库的改进与归纳3.1专家系统的基本概念知识化概念化形式化规则化合

4、法化问题知识概念结构规则改进再设计形式重新阐述建造专家系统的步骤流程图73.2专家系统的主要类型及其结构专家系统的类型基于规则的专家系统基于规则专家系统的工作模型第3章专家控制知识库（规则）工作存储器（事实）推理机83.2.1基于规则的专家系统基于规则专家系统的结构3.2专家的主要类型及其结构解释器外部程序用户界面工作存储器开发界面知识库推理机知识工程师用户93.2.2建造专家系统的步骤与设计技巧基于框架的专家系统面向目标编程与基于框架设计基于框架的专家系统就是建立在框架的基础之上的面向目标编程涉及其所有数据均以目标的形式出现基于框架专家系统的结构的

5、与基于规则的专家系统的定义类似，基于框架的专家系统是个人计算机程序，该程序使用一组包含在知识库内的框架对工作存储器内的具体问题信息进行处理3.2专家系统的主要类型及其结构103.2.3基于模型的专家系统基于模型专家系统的提出人工智能是对各种定性模型的获得、表达及使用的计算方法进行研究的学问知识系统中的知识库是由各种模型综合而成的，而这些模型又往往是定性的模型。模型的建立与知识密切相关，模型概括了定性的物理模型和心理模型专家系统的设计，是由一些原理与运行方式不同的模型综合而成基于神经网络的专家系统神经网络支持专家系统专家系统支持神经网络协同式神经网络专

6、家系统3.2专家系统的主要类型及其结构113.2.3基于模型的专家系统专家控制系统定义专家控制系统应用专家系统的概念和技术，模拟人类专家的控制知识与经验而建造的控制系统。专家系统只对专门领域的问题完成咨询作用，协同用户进行工作专家系统通常以离线的方式工作，而专家控制系统需要在线获得动态信息，并对系统进行实时控制3.2专家系统的主要类型及其结构123.3专家控制系统的结构与类型3.3.1专家控制系统的控制要求与设计原则专家控制系统的控制要求运行可靠性高它通常具有方便的监控能力决策能力强决策是基于知识的控制系统的关键能力之一应用通用性好包括易于开发、示例

7、多样性、便于混合知识表示、全局数据库的活动维数、基本硬件的机动性、多种推理机制（如假想推理、非单调推理和近似推理）以及开放式的可扩充结构等控制与处理的灵活性包括控制策略的灵活性、数据管理的灵活性、经验表示的灵活性、解释说明的灵活性、模式匹配的灵活性以及过程连接的灵活性等拟人能力专家控制系统的控制水平必须达到人类专家的水准133.3.1专家控制系统的控制要求与设计原则专家控制器的设计原则模型描述的多样性解析模型离散事件模型模糊模型规则模型基于模型的模型在线处理的灵巧性控制策略的灵活性决策机构的递阶性推理与决策的实时性3.3专家控制系统的结构与类型143

8、.3.2专家控制系统的结构专家控制器取代传统控制的PID控制器，即构成专家控制系统。知识库和推理机是专家控制