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智能控制系统 天津大学电气与自动化工程学院 第五章 专家控制 1.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。 1.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。 1.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。 1.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 1.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（Working Memory） 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。 1.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有哪些信誉好的足球投注网站、试探性推理、不精确推理或不完全推理。 1.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。 1.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） 1.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 1.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） 2.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。 2.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 2.专家控制系统 系统的控制器由