5.5专家控制系统(2).ppt

1 专家系统的起源与发展2 专家系统的一般结构3 专家系统的知识表示和获取4 专家系统的特点及分类 5 5 3专家控制系统 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 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 1 专家系统的起源与发展 一 概念 专家系统可以解决额问题一般包括解释 预测 诊断 设计 规划 监视 修理 指导和控制等 发展专家系统的关键是表达和运用专家知识 即来自人类的并已经被证明对解决有关领域内的典型问题是有用的事实和过程 专家系统和传统的计算机 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 2 专家系统的一般结构 专家系统由 知识库 KnowledgeBase 推理机 InferenceEngine 综合数据库 GlobalDatabase 解释接口 ExplanationInterface 知识获取 KnowledgeAcquisition 等五部分组成 专家系统的基本结构 3 专家系统的知识表示和获取 知识的表示一种好的知识表示方法应具备如下性质 充分表达 它应当有能力表达有关领域内的各种所需知识 充分推理 知识表示的形式应当有利于从旧知识推出新知识 导出新结构 有效推理 它应当有能力把附加信息结合到结构中去 这些信息能使推理机把搜索方向放到最有希望获得最佳解的方向上 有效的知识获取 它有能力促使很方便的获取新知识 更新知识库 2 知识的获取早期专家系统的知识获取工作由知识工程师完成 随着专家系统研究的进展 人们研制出了知识库编辑器 帮助知识工程师完成知识获取工作 在知识获取过程中引人机器学习的方法 促进了专家系统的进一步发展 4 专家系统的特点及分类 1 专家系统的特点具有专家水平的专门知识能进行有效的推理专家系统的透明性和灵活性具有一定的复杂性与难度 2 专家系统的分类 诊断型专家系统解释型专家系统预测型专家系统设计型专家系统决策型专家系统规划型专家系统控制专家系统教学型专家系统监视型专家系统 二 专家控制系统的工作原理 1 专家控制系统的特点2 专家控制系统的工作原理3 建立专家系统的步骤 1 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 它应具有使用的灵活性和实时性 即能联机完成控制 2 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 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 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 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 工业专家控制器结构框图 3 建立专家系统的步骤 建造一个建立专家系统的步骤 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 建立专家系统的步骤 专家控制器的设计原则 专家控制器对被控过程或对象进行实时控制 必须