智能控制14专家系统

智能控制系统十四1第五章专家控制专家系统概述1专家控制系统221.专家系统概述专家系统的起源与发展概念专家系统是一类包含着知识和推理的智能计算机程序，其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方法来处理该领域的问题。发展1965年斯坦福大学开始建立用于分析化合物内部结构的DENTRAL系统，首先使用了“专家系统”的概念。31.专家系统概述MYCIM和用于矿藏勘探的PROSPECTOR系统，推动了专家系统的开发研究和应用。80年代，专家系统的研究开发进入了高潮，应用范围涉及到工业、农业、国防、教育及教学、物理、控制等许多领域，成为人工智能科学的一个重要分支领域。应用

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、指导和控制等。与一般计算机系统不同，专家系统经常要在不完全、不精确或不确定的信息基础上做出结论。41.专家系统概述专家系统的基本组成

专家系统由知识库、推理机、综合数据库、解释接口和知识获取等五部分组成。51.专家系统概述知识库

知识库是知识的存储器，用于存储领域专家的经验性知识。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。

推理机推理机的主要功能是协凋、控制系统，决定如何选用知识库中的有关知识，对用户提供的证据进行推理，求得问题的解答或证明某个结论的正确性。正向推理反向推理61.专家系统概述综合数据库用于存放推理的初始证据、中间结果以及最终结果等的工作存储器（WorkingMemory）解释接口又称人—机界面，它把用户输入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为用户易于理解的外部表示形式显示给用户知识获取

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。71.专家系统概述专家系统的特点与分类特点具有专家水平的专门知识必须表现专家的技能和高度的技巧以及有足够的鲁棒性。能进行有效的推理能够运用人类专家的经验和知识进行启发式的搜索、试探性推理、不精确推理或不完全推理。81.专家系统概述具有透明性和灵活性透明性是指它能够在求解问题时，不仅能得到正确的解答，还能知道给出该解答的依据；灵活性表现在绝大多数专家系统中都采用了知识库与推理机相分离的构造原则，彼此相互独立，使得知识的更新和扩充比较灵活方便。具有一定复杂性与难度

人类的知识大多是不精确、不完全或模糊的，这就为知识的表示和利用带来了一定的困难。另外，专家系统所求解的问题都是结构不良且难度较大的问题。91.专家系统概述分类（按照专家系统所求解问题的性质）诊断型专家系统根据对症状的观察与分析，推出故障的原因及排除故障方案的一类系统解释型专家系统根据表层信息解释深层结构或内部可能情况的一类专家系统（卫星云图分析、地质结构分析）预测型专家系统

根据过去和现在观测到的数据预测未来情况的系统（气象预报）101.专家系统概述设计型专家系统按给定的要求进行产品设计的一类专家系统（建筑设计）决策型专家系统对各种可能的决策方案进行综合评判和选优的一类专家系统规划型专家系统用于制订行动规划的一类专家系统（自动程序设计、机器人规划）控制专家系统

自适应地管理一个受控对象或客体的全部行为，使之满足预定要求111.专家系统概述教学型专家系统能进行辅助教学的一类系统监视型专家系统对某些行为进行监视并在必要时进行干预的专家系统（核电站的安全监视）122.专家控制系统专家控制系统的特点

专家控制虽然引用了专家系统的思想和方法，但它与一般的专家系统还有重要的差别：通常的专家系统只完成专门领域问题的咨询功能，它的推理结果一般用于辅助用户的决策；而专家控制则要求能对控制动作进行独立的、自动的决策，它的功能一定要具有连续的可靠性和较强的抗扰性。通常的专家系统一般处于离线工作方式，而专家控制则要求在线地获取动态反馈信息，因而是一种动态系统。132.专家控制系统专家控制系统的工作原理

专家控制系统有知识基系统、数值算法库和人－机接口三个并发运行的子过程142.专家控制系统系统的控制器由位于下层的数值算法库和位于上层的知识基系统两大部分组成。数值算法库包含的是定量的解析知识，进行数值计算，快速、精确，由控制、辨识和监控三类算法组成，按常规编程直接作用于受控过程，拥有最高的优先权。知识基子系统对数值算法进行决策、协调和组织，包含有定性的启发式知识，进行符号推理，按专家系统的设计规范编码，通过数值算法库与受控过程间接相连，连接的信箱中有读或写信息的队列。152.专家控制系统人—机接口子过程传播两类命令：一类是面向数值算法库的命令，如改变参数或改变操作方式；另一类是指挥知识塞系统去做什么的命令，如跟踪、添加、清除或在线编辑规则等。三个运行子过程之间的通信是通过五个信箱进行的，这五个信箱即出口信箱（Outbox）、人口信箱（Inbox）、应答信箱（Answerbox）、解释信箱（Resultbox）和定时器信箱（Timerbox）。162.专家控制系统专家控制器

172.专家控制系统

专家控制器通常由知识库（KB）、控制规则集（CRS）、推理机（IE）和特征识别与信息处理（FR＆IP）四部分组成。知识库用于存放工业过程控制的领域知识，由经验数据库（DB）和学习与适应装置（LA）组成。控制规则集是对被控对象的各种控制模式和经验的归纳和总结。由于规则条数不多，搜索空间很小，推理机构就十分简单，采用正向推理方法逐次判别各种规则的条件，满足则执行，否则继续搜索。182.专家控制系统特征识别与信息处理模块的作用是实现对信息的提取与加工，为控制决策和学习适应提供依据。它主要抽取动态过程的特征信息，识别系统的特征状态，并对特征信息作必要的加工。192.专家控制系统建立专家系统的步骤建造一个建立专家系统的步骤专家系统。大致需要确认、概念化、形式化、实现和测试五个步骤。由于用于问题求解的专门知识的获取过程是建造专家系统的核心，并且与建造系统的每一步都密切相关，因此，从各种知识源获取专家系统可运用的知识是建造专家系统的关键环节。202.专家控制系统建立专家系统的步骤