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第2章专家控制

;第2章专家控制;上世纪80年代初，人工智能中专家系统的思想和方法被引入到控制系统的研究和工程应用中。

专家系统能处理定性的、启发式或不确定的知识，经过各种推理来实现系统的任务目标。专家系统为解决传统控制理论的局限性提供了重要的启示，二者的结合导致了专家控制的出现。;2.1专家系统

2.1.1专家系统概述

1．定义

专家系统是一类包含知识和推理的智能计算机程序，其内部包含某领域专家水平的知识和经验，具有解决专门问题的能力。;2．发展历史

分为三个时期：

(1)初创期（1965-1971年）

第一代专家系统DENLDRA为推断化学分子结构的专家系统。MACSMA为用于数学运算的数学专家系统。;（2）成熟期（1972-1977年）：

斯坦福大学开发了著名的血液感染病诊断专家系统MYCIN，标志专家系统从理论走向应用。

（3）发展期（1978-现在）

专家系统走向应用领域。目前，专家系统已经广泛地应用于医疗诊断、语音识别、图象处理、金融决策、地质勘探、石油化工、教学、军事、计算机设计等领域。;2.1.2专家系统构成

;知识库;2.1.3专家系统的建立;知识库包含多种功能模块，主要有知识查询、检索、增删、修改和扩充等。知识库通过人机接口与领域专家相沟通，实现知识的获取。;2．推理机

推理机是用于对知识库中的知识进行推理来得到结论的“思维”机构。推理机包括三种推理方式：

（1）正向推理：从原始数据和已知条件得出结论；

（2）反向推理：先提出假设的结论，然后寻找支持的证据，若证据存在，则假设成立；

（3）双向推理：运用正向推理提出假设的结论，运用反向推理来证实假设。;3．知识的表示

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。;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。;4．专家系统开发语言

（1）C语言，人工智能语言（如Prolog，Lisp等）；

（2）专家系统开发工具：已经建好的专家系统框架，包括知识表达和推理机。在运用专家系统开发工具开发专家系统时，只需要加入领域知识。;5．专家系统建立步骤

（1）知识库的设计

①确定知识类型（数据库）：叙述性知识，过程性知识，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、有哪些信誉好的足球投注网站等功能。;（2）推理机的设计

①选择推理方式；

②选择推理算法：选择各种有哪些信誉好的足球投注网站算法，如深度优先有哪些信誉好的足球投注网站、广度优先有哪些信誉好的足球投注网站、启发式优先有哪些信誉好的足球投注网站等。

（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。;补充内容：前向推理和后向推理;补充内容：前向推理和后向推理;补充内容：前向推理和后向推理;前向推理;前向推理;前向推理;后向推理;后向推理;后向推理;后向推理;第二节专家控制;2011北京：隆德大学自动化控制系的KarlJohan?str?m?教授;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。;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。;二、基本原理;知识库;2．功能

（1）能够满足任意动态过程的控制需要，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。;（2）专家系统处于离线工作方式，而专家控制要求在线获取反馈信息，即要求在线工作方式。;（2）控制、辨识、诊断知识

①定量知识：各种算法；

②定性知识：各种经验、逻辑、直观判断。

按照专家系统知识库的结构，有关知识可以分类组织，形成数据库和规则库，从而构成专家控