智能控制技术概论 课件 2.1 专家控制系统介绍

智能控制技术专家控制系统介绍5MIE分析法智能控制技术1专家系统概述专家系统概述专家系统概述5MIE分析法专家系统定义一种基于人工智能技术的计算机系统。其收集大量领域内专家级知识和经验，通过推理和解释机制进行问题求解和判断，模拟人类专家的决策过程，提供专家级的建议和解决方案。智能控制技术专家系统概述5MIE分析法专家系统结构专家系统的基本结构知识库数据库推理机解释器知识获取器人机接口智能控制技术专家系统概述5MIE分析法专家系统结构智能控制技术知识库：用于存储领域内的专家知识、规则、事实和推理策略。知识工程师从专家获取知识，以结构化的形式进行表达，实现类专家的推理和决策。数据库：用来存储和管理如事实、案例、实验结果和历史记录等各种类型的数据。数据库为专家系统与外部数据源提供交互媒介，使系统具备实时获取、更新和查询数据的能力，为系统的推理与决策提供了有力的支撑。推理机：根据推理算法和逻辑推理规则，根据用户提供的问题和知识库中的规则和事实进行问题的推理和判断，推导出新的结论或解决方案。推理机能实现前向和后向两种类型的推理过程，即既能从已知事实推导出相关结论，也能从结论推导出支撑结论的事实。专家系统概述5MIE分析法专家系统结构智能控制技术解释器：能够以用户可以理解的方式向用户解释专家系统做出的推理过程、结果和决策依据，帮助用户理解专家系统的工作原理和结果，增强用户对系统的接纳度和信任度。知识获取器：采用面谈、问卷调查、观察、文档分析等方法和技术，有效地捕获并收集专家的经验和知识，并将其转化为专家系统中可用的形式。人机接口：是专家系统与用户、领域专家以及知识工程师进行交互的“窗口”,也是保证系统易用性与可维护性的关键环节。它负责把用户的自然语言或图形化问题转换为系统可识别的输入，同时将推理机产生的中间结论、最终答案以及解释器生成的说明以直观、易懂的形式呈现给用户。专家系统概述5MIE分析法专家系统特点擅长求解不确定、非结构和无算法解的难题。具有持续学习、更新知识和修正原知识的能力。集合了某一领域众多专家的丰富知识与经验，能够最大限度地发挥专家的协作能力，高效、准确、快速的解决关键问题。具有解释功能，既可以解答使用者的提问，又可以对最终的结果或处理过程进行说明。智能控制技术（1）诊断型专家系统通过对故障现象的观察与分析，推测出问题的根源，并给出解决方法。如汽车故障诊断和工业设备故障诊断等。（2）解释型专家系统从表层的信息中解读出深层的构造或内在状况，如市场趋势，图像分析，卫星云图分析，地质构造分析等。（3）预测型专家系统利用过去的与现在的观察资料，对将来可能出现的状况进行预测，如天气预测、疾病预测、地震预测以及销售预测等。（4）设计型专家系统根据特定需求设计产品，在电气、机械和建筑等方面得到了广泛的应用。（5）决策型专家系统根据事先设定的规则和知识库，对多种可能的决策进行全面的评价与选择，如风险管理系统和人力资源管理系统等。专家系统概述5MIE分析法专家系统类型智能控制技术（6）规划型专家系统根据用户输入的目标、约束条件和需求，自动生成最佳计划或方案。这种系统通常结合了规划算法和优化技术，如生产计划系统、项目管理系统和运输调度系统等。（7）控制型专家系统根据预先设定的需求，对被控物或对象进行整体控制，如智能家居控制、航天器控制以及产品品质控制等。（8）教学型专家体系根据学生的特征、弱点及基础，采用最合适的教学计划及教学方法对学生进行教学与指导。（9）监控型专家系统对特定的行为进行监控，并在必要时进行介入，广泛应用于核电厂安全监控、疫情监控和防空监控等。专家系统概述5MIE分析法专家系统类型智能控制技术5MIE分析法智能控制技术2专家控制系统概述专家控制系统概述专家控制系统概述5MIE分析法专家控制系统把特定领域解决问题的思想、经验和模式组织成现实运作的系统，具有一定的类人智能性。传统的自控理论和方法应对实际被控对象或过程存在的不确定性。优化控制过程及结果。智能控制技术专家控制系统定义5MIE分析法专家控制系统结构专家控制系统概述数值算法库知识库系统人机接口在上统筹决策；在下负责数值计算，优先级最高；承担操作监控及双向通信调度。智能控制技术5MIE分析法专家控制系统特点工业过程控制对可靠性的要求非常高，控制系统复杂，因此专家控制系统对运行的可靠性要求较高。被控对象通常具有时变、非线性和强干扰等特性，系统需具备强大的自适应和自学习能力。工业过程控制一般需要长时间不间歇运行，因此系统需具备较好的持续工作能力。工业生产过程是实时变化的，系统需实时采集处理数据，进行推理和决策，实现实时控制。专家控制系统概述可靠性高持续性好实时性高适应性强灵活性高在系统出现故障或异常时，应能采取相应措施或引入人工控制，因此需提供灵活的接口供用户设置参数和修改规则。智能控制技术5MIE分析法智能控制技术3专家系统与专家控制系统对比专家系统与专家控制系统对比5MIE分析法第一点专家系统与专家控制系统对比专家系统专家控制系统主要用于向用户提供针对特定领域问题的咨询和决策辅助。要求能够独立且自动地对控制动作进行决策。推理结果主要用于辅助用户决策。功能必须具备连续的可靠性和较强的抗干扰性。智能控制技术5MIE分析法第二点专家系统与专家控制系统对比专家系统专家控制系统一般以离线方式工作在事先获取的知识库上进行推理和咨询。需要在线获取动态反馈信息，并实时进行控制操作。一种动态系统需要具备灵活性和实时性，能够在线完成控制任务。智能控制技术5MIE分析法根据结构的复杂性分类专家控制系统类型智能控制技术专家控制根据系统结构的复杂性分为专家控制系统和专家控制器两种形式。专家控制系统是一种系统结构复杂、具有较好技术性能的控制系统。它基于专家系统的理念和方法，通过将专家的知识和经验转化为计算机可处理的形式，实现对复杂工业过程的控制。专家控制器是一种结构简单、实时性好的控制器。它采用专家系统的技术，将专家知识转化为控制策略，用于直接控制生产过程或被控对象的调节。专家控制器与常规控制器、调节器结合使用，通过对控制器的调整间接地影响被控过程。它在控制的高层或组织层上应用专家系统，实现对控制系统的优化、校正、适应和协调。5MIE分析法根据作用和功能分类专家控制系统类型智能控制技术根据专家控制在控制系统中的作用和功能，专家控制分为直接式和间接式专家控制两种。直接式专家控制是一种基于专家知识直接控制生产过程或被控对象的控制方法，它直接替代常规控制器和调节器。这种方法利用简单的知识表达和知识库，通过直接模式匹配或直觉推理，在线和实时地提供控制信号，以实现稳定和高质量的控制。5MIE分析法根据作用和功能分类专家控制系统类型智能控制技术间接式专家控制器根据专家经验规则、现场过程响应情况和环境条件，决定何时启动何种算法以及采用何种参数。它可以用作优化控制、自适应控制、协调控制和组织控制等高层决策。优化型专家控制器通过优化控制参数或控制器的整定值，