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1、什么是专家系统？它具有哪些特点和优点?1）专家系统：专家系统（Expert System）是一种在特定领域内具有专家水平解决问题能力的程序系统，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的经验方法来处理该领域的高水平难题。
也就是说，专家系统是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术和计算机技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解决那些需要人类专家才能处理好的复杂问题。
简而言之，专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。
2）专家系统的特点：①启发性：专家系统要解决的问题，其结构往往是不合理的，其问题求解知识不仅包括理论知识和常识，而且包括专家本人的启发知识；②透明性：专家系统能够解释本身的推理过程和回答用户提出的问题，以便让用户了解推理过程，增大对专家系统的信任感；③灵活性：专家系统的灵活性是指它的扩展和丰富知识库的能力，以及改善非编程状态下的系统性能，即自学习能力；④符号操作：与常规程序进行数据处理和数字计算不同，专家系统强调符号处理和符号操作（运算），使用符号表示知识，用符号集合表示问题的概念。
一个符号是一串程序设计，并可用于表示现实世界中的概念；⑤ 不确定性推理：领域专家求解问题的方法大多数是经验性的，经验知识一般用于表示不精确性并存在一定概率的问问题。
止匕外，所提供的有关问题的信息往往是不确定的。
专家系统能够综合应用模糊和不确定的信息与知识，进行推理；⑥为解决特定领域的具体问题，除需要一些公共的常识，还需要大量与所研究领域问题密切相关的知识；⑦ 一般采用启发式的解题方法；⑧在解题过程中除了用演绎方法外，有时还要求助于归纳方法和抽象方法；⑨需处理问题的模糊性、不确定性和不完全性；⑩能对自身的工作过程进行推理（自推理或解释）；11采用基于知识的问题求解方法；12知识库与推理机分离。
控制系统工程设计一、引言控制系统工程设计是指根据特定需求和目标，设计并构建能够实现自动化控制的系统。
这个过程涉及到多个关键步骤，包括需求分析、系统设计、硬件选型、软件开发等。
本文将介绍控制系统工程设计的基本步骤和常用工具。
二、需求分析在进行控制系统工程设计之前，首先需要明确需求和目标。
需求分析是控制系统设计的重要环节，其目的是确保设计满足用户的要求。
在需求分析阶段，需要明确以下几个方面的内容：1.控制目标：包括要控制的对象、控制的目标变量、控制的误差等。
2.系统约束：包括系统的响应时间、精度要求、可靠性等。
3.环境因素：包括工作环境的温度、湿度等对系统性能的要求。
4.用户需求：根据用户需求，确定系统所需要的功能和界面设计等。
需求分析的结果将作为设计和实施的基础，对于最终系统的性能和可靠性具有重要影响。
三、系统设计在需求分析的基础上，进行系统设计。
系统设计包括以下几个方面：1.系统框架设计：确定系统的基本架构，包括硬件和软件的组成部分，以及它们之间的关系和通信方式。
2.硬件选型：根据需求分析的结果，选择适合的硬件设备，包括传感器、执行器、控制器等。
3.软件开发：根据系统需求，编写相应的控制算法和程序代码，实现对系统的控制和管理。
4.系统集成：将所选硬件设备和编写的软件进行集成测试，确保系统各部分能够协同工作。
系统设计是控制系统工程设计的核心环节，其设计质量直接影响到系统的性能和可靠性。
四、硬件选型硬件选型是控制系统设计中非常重要的一环。
在硬件选型时，需要考虑以下几个因素：1.功能要求：根据系统的需求，确定所需硬件设备的功能和性能参数。
2.可靠性要求：根据系统的可靠性要求，选择具备一定可靠性的硬件设备。
3.成本因素：考虑硬件设备的成本，选择适合项目预算的设备。
4.可拓展性：在选型时需要考虑硬件设备的可拓展性，以便今后根据需要进行升级和扩展。
合理的硬件选型能够满足系统需求，并且对于系统的稳定性和可靠性具有重要影响。
1. 题目题目一、需要对专家控制规则做出明确的设计、编写控制器程序并作解释。
已知典型二阶系统的单位阶跃响应输出曲线和误差曲线如图1所示。
假设某二阶系统的的传递函数为s25 + s 133)(2=s G ，对象采样时间为1ms ，试设计一个专家PID 控制器，根据其响应误差制定专家控制规则，以改善响应特性，并进行Matlab 仿真。
2. 专家PID 控制过程分析专家控制的实质是基于受控对象和控制规律的各种知识，并以智能的方式利用这些知识来设计控制器。
利用专家经验来设计PID 参数便构成了专家PID 控制。
(1)首先通过传递函数离散取样，采样时间间隔为1ms 。
(2)然后取PID 初始值：kp=0.6; ki=0.03; kd=0.01;(3)二阶系统阶跃过程分析如下，取阶跃信号rin （k ）=1令e(k)表示离散化的当前采样时刻的误差值，e(k-1)、e(k-2)、分别表示前一个和前两个采样时刻的误差值，则有)1()()(--=∆k e k e k e)2()1()1(---=-∆k e k e k e根据误差及其变化，对二阶系统单位阶跃响应误差曲线做如下定性分析：首先定义如下参数:误差界限，021>>M M ;其中1M 可取0.8，0.6，0.4，三值,M 2=0.1增益抑制系数，102<<k ；2k =0.5增益放大系数，11>k ；1k =2第k 次和第k-1次控制器输出)1(),(-k u k u ;ε=0.001—————任意小正实数。
Ⅰ.8.0)(>k e 时,说明误差的绝对值已经很大。
不论误差变化趋势如何，都应考虑控制器按定值0.7输出。
以达到迅速调整误差，使得误差绝对值以最大速度减小，同时避免超调。
此时，它相当于开环控制。
同理，当6.0)(>k e ，定值输出0.5；当4.0)(>k e ，定值输出0.2。
Ⅱ.当2)(0)()(M k e k e k e ≥>∆或，说明误差很大，并且在朝着误差绝对值增大方向变化，这时可以考虑由控制器实施较强的控制作用，使得误差绝对值朝减小方向变化，迅速减小误差的绝对值，控制器的输出为)()1()(1k kpe k k u k u +-= 当2)(0)()(M k e k e k e <>∆且，说明误差一般大，并且在朝着误差绝对值增大的方向变化，这时可以考虑实施一般的控制作用，扭转误差变化的趋势，使其朝误差绝对值减小的方向变化，控制器的输出为)()1()(2k kpe k k u k u +-=Ⅲ.当0)(0)1()(,0)()(=>-∆∆<∆k e k e k e k e k e 或时，即)2()1()(-<-<k e k e k e 0)(=k e 或，说明误差向着绝对值减小的方向变化或者已经达到平衡状态。
《控制系统的设计与实施》作业设计方案第一课时一、作业设计背景随着科技的不断发展，控制系统在工业、交通、农业等各个领域中扮演着越来越重要的角色。
控制系统的设计与实施是实现自动化、提高效率的关键步骤。
因此，本作业旨在帮助学生加深对控制系统设计与实施的理解，提高解决实际问题的能力。
二、作业设计目标通过本次作业，学生应该能够：1.理解控制系统的基本原理和设计思想；2.分析不同类型的控制系统在实际中的应用；3.掌握控制系统的设计方法和实施步骤；4.运用所学知识解决实际控制问题。
三、作业设计内容1.简答题：回答控制系统的定义、分类、设计要求等问题，约200字。
2.案例分析：选取一个实际的控制系统案例，分析其设计过程、实施步骤和效果，约500字。
3.设计题目：设计一个包含传感器、执行器和控制器的简单控制系统，描述其工作原理和实现过程，约300字。
4.计算题：给定一个控制系统的传递函数，要求求解其稳定性、阶跃响应等参数，约200字。
5.实验报告：结合块状图、信号流图等工具，对一个控制系统进行仿真实验，并撰写实验报告，约400字。
四、作业设计要求1.作业字数要求在1300字以上，排版整洁，语言流畅。
2.第二课时一、课程背景《控制系统的设计与实施》是一门旨在帮助学生更好地理解控制系统原理及应用的课程。
通过本课程的学习，学生将掌握控制系统的基本概念、设计方法和实施技巧，为将来在工程领域中的实际应用打下坚实的基础。
二、作业设计目标1. 理解控制系统的基本原理和概念；2. 掌握控制系统设计和实施的方法和步骤；3. 提高学生解决实际问题的能力和实践能力。
三、作业设计内容1. 选择一个控制系统案例进行分析和研究；2. 设计一个简单的控制系统，并进行仿真实验；3. 撰写实验报告，总结设计过程和结果。
四、作业设计步骤1. 选择案例：学生可以根据自己的兴趣和实际需求选择一个控制系统案例，例如温度控制系统、水位控制系统等。
2. 系统分析：对所选择的案例进行系统性分析，包括系统的输入、输出、控制对象等。
《控制系统的设计与制作》导学案第一课时一、导学目标：1.了解控制系统的基本原理和设计方法。
2.掌握控制系统的各种元件及其功能。
3.学习控制系统的调试和制作方法。
4.培养学生的动手能力和实践能力。
二、导学内容：1.控制系统的基本原理：控制系统是由传感器、执行器、控制器和反馈系统组成的，通过监测和调节系统的输入和输出来达到预定的控制目标。
2.控制系统的设计方法：根据系统需求和特点设计合适的控制方案，选择合适的传感器和执行器，设计控制算法。
3.控制系统的调试方法：调试控制系统时要注意根据实际情况调整参数，确保系统的稳定性和准确性。
4.控制系统的制作方法：选择合适的元件和材料，按照设计图纸进行组装和连接，进行功能测试和调试。
三、导学步骤：第一步：导入教学介绍控制系统在生活中的应用，激发学生对控制系统的兴趣和好奇心。
第二步：概念讲解1.解释控制系统的定义和组成。
2.介绍控制系统的分类和工作原理。
3.讲解控制系统的设计和制作方法。
第三步：案例分析通过案例分析控制系统的设计和制作过程，让学生了解实际操作和应用技巧。
第四步：实践操作1.学生根据设计图纸，选择合适的元件和材料，进行控制系统的组装和连接。
2.进行功能测试和调试，调整参数以保证系统的正常运行。
第五步：总结与展望总结本次学习的重点内容和要点，展望未来学习的方向和发展。
四、作业要求：设计一个简单的控制系统，包括传感器、执行器、控制器和反馈系统，描述系统的工作原理和实现方法。
五、参考资料：1.《控制系统工程导论》2.《现代控制系统设计》3.网上相关资料和教学视频六、教学评价：1.学生能够理解和掌握控制系统的基本原理和设计方法。
2.学生能够独立完成控制系统的制作和调试。
3.学生能够运用所学知识解决实际问题，提高动手实践能力和创新能力。
第二课时一、导学目的：本节课主要介绍控制系统的基本概念、设计原理和制作方法，通过本节课的学习，希望同学们能够了解控制系统的工作原理，掌握设计和制作控制系统的基本方法，为将来的工程实践打下坚实基础。
《控制系统的设计与实施》作业设计方案第一课时一、作业目的：本次作业旨在帮助学生加深对控制系统设计与实施的理解，培养学生分析和解决问题的能力，提高学生的实践能力和创新能力。
二、作业要求：1. 学生需选择一个实际场景，设计一个包括传感器、控制器和执行器的控制系统，并进行模拟实验。
2. 学生需撰写控制系统设计与实施的报告，包括设计思路、系统框图、控制算法、实验结果和结论等。
三、作业步骤：1. 确定实际场景：学生可以选择一个感兴趣的场景，例如智能家居控制、工业生产线控制、智能农业控制等。
2. 设计系统框图：根据所选场景，设计传感器、控制器和执行器之间的连接关系，并画出系统框图。
3. 编写控制算法：学生需根据所选场景和系统框图，编写相应的控制算法，实现系统的自动控制。
4. 进行模拟实验：利用Matlab等仿真软件，进行控制系统的模拟实验，验证设计的控制算法的有效性。
5. 撰写实验报告：根据模拟实验结果，撰写详细的实验报告，包括设计思路、系统框图、控制算法、实验结果和结论等内容。
四、评分标准：1. 设计完整性：系统框图清晰、传感器、控制器和执行器的选择合理、控制算法完善。
2. 操作实践能力：能够独立完成控制系统的设计与实施，具有一定的实践能力。
3. 报告书写规范：实验报告结构清晰、内容详实、语言流畅、表达准确。
五、作业提交要求：1. 实验报告纸质版一份，电子版一份；2. 实验报告应在规定的时间内提交。
六、参考资料：1. 《现代控制理论与应用》2. 《控制工程基础与应用》以上是本次《控制系统的设计与实施》作业设计方案，希望同学们能够认真完成，提高自身能力和水平。
祝各位同学成功！第二课时一、作业目的本次作业的目的是让学生通过设计和实施一个控制系统来加深对控制系统原理和实践的理解，提高实践操作能力和创新意识。
二、作业内容1. 选择一个实际场景，设计一个控制系统的方案。
场景可以是一个小型机械装置、一个温室控制系统、一个家用电器控制系统等。
《控制系统的设计与制作》导学案第一课时一、导学目标：1. 了解控制系统的基本原理和设计流程；2. 精通控制系统的各种设计方法和技术；3. 进修控制系统的制作过程和实际应用。
二、导学内容：1. 控制系统的基本观点- 什么是控制系统？- 控制系统的组成和作用原理是什么？- 控制系统的分类和应用领域有哪些？2. 控制系统的设计流程- 控制系统设计的基本步骤是什么？- 如何选择合适的传感器、执行器和控制器？- 如何进行系统建模和仿真？3. 控制系统的设计方法和技术- PID控制器的原理和调参方法；- 模糊控制和神经网络控制的优缺点；- 自适应控制和模型猜测控制的应用范围。
4. 控制系统的制作过程和实际应用- 控制系统的硬件设计和软件编程；- 控制系统的调试和优化；- 控制系统在机械、电子、自动化等领域的实际应用案例。
三、导学任务：1. 阅读相关教材和资料，了解控制系统的基本观点和设计流程；2. 独立完成一个小型控制系统的设计和制作，包括系统建模、硬件设计、软件编程和实际调试；3. 查阅相关文献和案例，了解控制系统在不同领域的应用状况；4. 撰写一份控制系统设计与制作实践报告，总结阅历和教训。
四、导学评判：1. 考察同砚对控制系统基本观点和设计流程的理解水平；2. 考察同砚精通控制系统设计方法和技术的能力；3. 考察同砚独立完成控制系统设计与制作的实际操作能力；4. 评判同砚的实践报告撰写能力和总结能力。
五、导学延伸：1. 参与相关学术会议和竞争，拓展控制系统设计与制作的实践阅历；2. 进一步进修控制系统的高级理论和技术，提升专业水平；3. 参与相关项目和探究，探究控制系统在将来的应用前景。
六、导学反思：本导学案旨在援助同砚全面了解控制系统的设计与制作过程，培育同砚的实践能力和创新认识。
通过实际操作和实践阅历的积累，同砚将能够更好地应用所学知识，解决实际问题，为将来的职业进步打下坚实基础。
期望同砚在进修过程中能够勤勉对待每一个导学任务，不息提升自己的专业能力和综合素养。
《控制系统的设计与制作》导学案导学目标：1. 了解控制系统的基本观点和原理；2. 掌握控制系统的设计和制作方法；3. 能够运用所学知识设计和制作简单的控制系统。
导学内容：1. 控制系统的定义和分类；2. 控制系统的基本原理；3. 控制系统的设计步骤；4. 控制系统的制作方法；5. 案例分析和实践操作。
导学步骤：第一步：导入控制系统是摩登工程技术中的重要组成部分，它可以实现自动化控制，提高生产效率和质量。
本节课将进修控制系统的设计和制作方法，让我们一起来探索吧！第二步：观点讲解1. 控制系统是什么？控制系统是指通过对被控对象的监测和调节，使其输出符合要求的系统。
根据控制方式的不同，控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
2. 控制系统的基本原理控制系统的基本原理是通过传感器采集被控对象的信息，经过控制器的处理，再通过执行器对被控对象进行调节，以达到控制的目标。
第三步：设计步骤1. 确定被控对象和控制要求；2. 选择传感器和执行器；3. 设计控制器的算法；4. 搭建控制系统的硬件结构；5. 调试和优化控制系统。
第四步：制作方法1. 搭建硬件平台，包括传感器、执行器和控制器；2. 编写控制程序，实现控制算法；3. 调试系统，验证控制效果；4. 优化系统，提高系统性能。
第五步：案例分析和实践操作1. 案例分析：以小车避障控制系统为例，介绍控制系统的设计和制作过程；2. 实践操作：学生们将分组设计和制作一个简单的控制系统，如温度控制系统或光敏控制系统，并进行实验验证。
总结：通过本节课的进修，我们了解了控制系统的基本观点和原理，掌握了控制系统的设计和制作方法。
希望同砚们能够在实践中不息提升自己的控制技能，为将来的工程项目打下坚实的基础。
