第四章专家控制系统ppt课件.ppt

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1、第4章专家控制系统专家控制（ExpertControl）是智能控制的一个重要分支，又称专家智能控制。它在将人工智能中专家系统的理论和技术同自动控制的理论、方法和技术有机结合的基础上，在未知环境下模仿专家的智能，实现对系统的有效控制。1§4.1专家系统基础4.1.1什么是专家系统从本质上讲，专家系统是一类包含着知识和推理的智能计算机程序。现在习惯于把每一个利用了大量领域知识的大而复杂的人工智能系统都统称为专家系统。专家系统可以解决的问题一般包括解释、预测、诊断、设计、规划、监视、修理、指导和控制等。2§4.1专家系统基础4.1.1什么是专家系统专家系统和传统的计算机

2、“应用程序”最本质的不同之处在于，专家系统所要解决的问题一般没有算法解，并且经常要在不完全、不精确或不确定的信息基础上做出结论。34.1.2专家系统的组成专家系统的基本组成4知识库知识库是知识的存储器，用于存储领域专家的经验性知识以及有关的事实、一般常识等。知识库中的知识来源于知识获取机构，同时它又为推理机提供求解问题所需的知识。4.1.2专家系统的组成推理机推理机是专家系统的“思维”机构，实际上是求解问题的计算机软件系统。推理机的运行可以有不同的控制策略。5综合数据库（全局数据库）又称为“黑板”或“数据库”。它是用于存放推理的初始证据、中间结果以及最终结果等的工

3、作存储器（WorkingMemory）。解释接口又称人-机界面，它把用户输人的信息转换成系统内规范化的表示形式，然后交给相应模块去处理，把系统输出的信息转换成用户易于理解的外部表示形式显示给用户，回答用户提出的“为什么？”“结论是如何得出的？”等问题。4.1.2专家系统的组成6知识获取知识获取是指通过人工方法或机器学习的方法，将某个领域内的事实性知识和领域专家所特有的经验性知识转化为计算机程序的过程。对知识库的修改和扩充也是在系统的调试和验证中进行的，是一件很困难的工作。知识获取被认为是专家系统中的一个“瓶颈”问题。4.1.2专家系统的组成74.1.3专家系统的知

4、识表示知识表示就是知识的形式化，就是研究用机器表示知识的可行的、有效的、通用的原则和方法。常用的知识表示方法为：产生式规则，框架，语义网络，过程。其中产生式规则是专家系统最流行的表达方法。由产生式规则表示的专家系统又称为基于规则的系统或产生式系统。8产生式规则的表达方式为：IFETHENHWITHCF(E,H)其中，E表示规则的前提条件，即证据，它可以是单独命题，也可以是复合命题；H表示规则的结论部分，即假设，也是命题；CF（CertaintyFactor）为规则的强度，反映当前提为真时，规则对结论的影响程度。9（1）知识库的设计①确定知识类型：叙述性知识，过程性

5、知识，控制性知识；②确定知识表达方法；③知识库管理系统的设计：实现规则的保存、编辑、删除、增加、搜索等功能。4.1.4专家系统建立步骤10（2）推理机的设计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。（3）人─机接口的设计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。11§4.2专家控制4.2.1概述瑞典学者K.J.Astrom在1983年首先把人工智能中的专家系统引入智能控制领域，于1986年提出“专家控制”的概念，构成一种智能控制方法。12专家

6、控制（ExpertControl）是智能控制的一个重要分支，又称专家智能控制。所谓专家控制，是将专家系统的理论和技术同控制理论、方法与技术相结合，在未知环境下，仿效专家的经验，实现对系统的控制。13专家控制试图在传统控制的基础上“加入”一个富有经验的控制工程师，实现控制的功能，它由知识库和推理机构构成主体框架，通过对控制领域知识（先验经验、动态信息、目标等）的获取与组织，按某种策略及时地选用恰当的规则进行推理输出，实现对实际对象的控制。144.2.2基本原理1．结构知识库实时推理机A/D被控对象D/A控制算法库专家控制的结构152．功能（1）能够满足任意动态过程的

7、控制需要，尤其适用于带有时变、非线性和强干扰的控制；（2）控制过程可以利用对象的先验知识；（3）通过修改、增加控制规则，可不断积累知识，改进控制性能；（4）可以定性地描述控制系统的性能，如“超调小”、“偏差增大”等；（5）对控制性能可进行解释；（6）可通过对控制闭环中的单元进行故障检测来获取经验规则。163.与专家系统的区别专家控制引入了专家系统的思想，但与专家系统存在区别：（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。专家控制比专家系统对可靠性和抗干扰性有着更高的要求。（2）专家系统处于离线工作方式，而专家控制要求在线获

8、取反馈信息