当前位置：文档之家 › 专家控制系统.ppt

专家控制系统.ppt

  • 格式：ppt
  • 大小：237.01 KB
  • 文档页数：13

下载文档原格式

  / 13

合集下载

第3章专家系统控制(3.4专家控制系统)

第3章专家系统控制(3.4专家控制系统)
13


知识源 —是与控制问题子任务有关的一些独立知识模块。



推理规则——采用“IF—THEN”产生式规则， 条件部分是全局数据库（黑板）或是局部数据 库中的状态描述，动作或结论部分是对黑板信 息或局部数据库内容的修改或添加。 局部数据库——存放与子任务相关的中间结果， 用框架表示，其中各槽的值即为这些中间结果。 操作原语——一类是对全局或局部数据库内容 的增添、删除和修改操作，另一类是对本知识 源或其他知识源的控制操作，包括激活、中止 和固定时间间隔等待或条件等待。
5
1. 专家 控制系 统的工 作原理

知识基子系统位于系统上层，对数值算法进行 决策、协调和组织，包含有定性的启发式知识， 进行符号推理，按专家系统的设计规范编码， 通过数值算法库与受控过程间接相连，连接的 信箱中有读或写信息的队列。
6
内部过程 的通信功 能如下：
① 出口信箱 将控制配置命令、控制算法的参数 变更值以及信息发送请求从知识基系统送往数值 算法部分。 ② 入口信箱 将算法执行结果、检测预报信号、 对于信息发送请求的答案、用户命令以及定时中 断信号分别从数值算法库、人一机接口及定时操 作部分送往知识基系统。
9
2. 知识基系统的内部组织和推理机制 （1）控制的知识表示

专家控制把系统视为基于知识的系统，系统包 含的知识信息可以表示如下：
10
数据库包括：




事实——已知的静态数据。例如传感器测量误 差、运行阈值、报警阈值、操作序列的约束条 件、受控过程的单元组态等。 证据——测量到的动态数据。例如传感器的输 出值、仪器仪表的测试结果等。 假设——由事实和证据推导提到的中间结果， 作为当前事实集合的补充。例如，通过各种参 数估计算法推得的状态估计等。 目标——系统的性能指标。例如对稳定性的要 求，对静态工作点的寻优，对现有控制规律是 否需要改进的判断等。

第五部分 专家控制(1)

第五部分 专家控制(1)

三、知识的获取
1、知识获取的方式
（1）非自动知识获取
非自动知识获取方式分两步进行：①由知识 工程师从领域专家或有关的技术文献那里获取知识； ②由知识工程师用某种知识编辑软件输入到知识库 中，其工作方式如图所示。
非自动方式是专家系统建造中用得较为普遍的一 种知识获取方式。在非自动知识获取方式中，知识工 程师起着关键作用，知识工程师的主要任务是： ① 组织调查。以反复提问的方式启发领域专家 按知识处理的要求回答问题，并详细记录专家的答案。 ② 理解和整理材料。在充分理解的基础上对从 领域专家处或书本上得到的答案进行选择整理、分类、 汇集并形成用自然语言表达的知识条款。 ③ 修改和完善知识。把整理分类好的知识条款反 馈给领域专家，进行修改、完善和精化，最终的结果 要得到领域专家的认可。 ④ 知识的编码。把最终由专家认可的知识条款按 一定的表达方式或知识表示语言进行编码，得到知识 编辑器所能接受的知识条款。
专家系统是基于知识的系统，则建造专家系统 就涉及到知识获取、知识表示、知识的组织与管 理和知识的利用等一系列关于知识处理的技术和 方法，特别是一般知识库系统的建立，更加促进 了这些技术的发展。 关于知识处理的技术和方法已形成了一个称 为“知识工程”的学科领域。专家系统一方面促 使了知识工程的诞生和发展，另一方面知识工程 又是为专家系统服务的。由于二者的密切关系， “专家系统”与“知识工程”现在几乎已成为同 义语。
（1）按用途分类 可分为：诊断型、解释型、预测型、决策型、 设计型、规划型、控制型和调度型等几种。 （2）按输出结果分类 可分为：分析型、设计型、综合型专家系统。 （3）按知识表示分类 可分为：基于产生式规则的专家系统、基于一 阶谓词的专家系统、基于框架的专家系统以及 基于语义网络的专家系统。也存在相应的综合 型专家系统。

第3章专家系统控制

第3章专家系统控制
26
专家控制的理想目标（续）
（6）控制性能方面的问题能够得到诊断，控制闭 环中的单元，包括传感器和执行机构等的故障可 以得到检测；
（7）用户可以访问系统内部的信息，并进行交互，例 如对象或过程的动态特性，控制性能的统计分析等。
专家控制的上述目标复盖了传统控制在一定程度 上可以达到的功能，但又超过了传统控制技术。
第3章专家控制
专家控制是智能控制的一个重要分支，又 称专家智能控制。
所谓专家控制，是把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，仿效专家的智能，实现对系统 的控制。
基于专家控制的原理所设计的系统或控制 器，分别称为专家控制系统或专家控制器。
1
3.1 专家系统概述 3.1.1 什么是专家系统
40
3.3.1 专家控制器的结构
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。
41
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。
经验数据库主要存储经验和事实集；
控制专家系统的任务是自适应地管理一个 受控对象或客体的全部行为，使之满足预 定要求。
控制专家系统的特点是，能够解释当前情 况，预测未来发生的情况、可能发生的问 题及其原因，不断修正计划并控制计划的 执行。所以说，控制专家系统具有解释、 预测、诊断、规划和执行等多种功能。
21
（7）监视型专家系统
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，较强 的抗干扰性。
29
与一般专家系统的差别
（2）在控制方式上：

智能控制第七章 专家系统

智能控制第七章 专家系统

7.4 专家控制系统
1、结构原理图
间接专家系统控制图2
7.4 专家控制系统
2、专家系统PLD控制结构设计
用专家系统实现智能PND控制的过程，实际上是模拟操作 人员调解PID参数判断和决策过程，是将数字PID控制方法 与专家系统融合起来，从模仿人征订参数的推理决策入手， 以经典Ziegler-Nichols相现在最优控制征订规则为基础，利 用实时控制信息和系统输出信息，将归纳为一系列征订规则， 并把征订过程分成预整定和自整定两部分，预整定运用于系 统初始投入运行且无法给出PID初始参数的场合，自整定运 用于系统正常运行时，不必再辨别对象特性和参数控制，只 需随对象特性的变化而进行迭代优化的场合。
7.2 专家系统的知识表示法
(1) 黑板：黑板用于存储所有知识源可访问的知识，它的全局数据结构被用 于组织问题求解数据，并处理各知识源之间的通讯问题。放在黑板上的对象 可以是输入数据、局部结果、假设、选择方案和最后结果等。各知识源之间 的交互作用是通过黑板执行的。一个黑板可被分割为无数个子黑板；也就是 说，按照求解问题的不同方面，可把黑板分为几个黑板层。 (2) 知识源：知识源是领域知识的自选模块；每个知识源可视为专门用于处 理一定类型的较窄领域信息或知识的独立程序，而且具有决定是否应当把自 身信息提供给问题求解过程的能力。黑板系统中的知识源是独立分开的，每 个知识源具有自己的工作过程或规则集合和自有的数据结构，包含知识源正 确运行所必须的信息。知识源的动作部分执行实际的问题求解，并产生黑板 的变化。知识源能够遵循各种不同的知识表示方法和推理机制。因此，知识 源的动作部分可为一个含有正向／逆向搜索的产生式规则系统，或者是一个 具有填槽过程的基于框架的系统。 (3) 控制器：黑板系统的主要求解机制是由某个知识源向黑板增添新的信息 开始的。然后，这一事件触发其它对新送来的信息感兴趣的知识源。接着， 对这些被触发的知识源执行某些测试过程，以决定它们是否能够被合法执行。 最后，一个被触发了的知识源被选中，执行向黑板增添信息的任务。这个循 环不断进行下去。

人工智能专家系统PPT-28张课件

人工智能专家系统PPT-28张课件

专家系统的开发
2.专家系统的基本设计思想与基本设计原则
(6) 以各种事例来试验所设计的系统。 研究那些产生不准确结论的事例，并且确定 系统可以做些什么修改以校正错误。修改系 统后要检验系统对这些事例产生的结果以及 系统的这些修改对其它事例的影响。
专家系统的开发
2.专家系统的基本设计思想与基本设计原则
各类专家系统之间具有一些共同的问题。 对于一些任务相似的专家系统，由于问题特 征不同而具有不同的求解方法；而另一些任 务不同的专家系统，由于问题性质相近而具 有类似的求解方法。显然，从问题的一般特 征出发来考虑建立模型的方法，能够更易于 抓住问题的本质。
专家系统的开发
3.专家系统的开发工具 目前国外出现了许多专用的专家系统工
•
6、无论你正遭遇着什么，你都要从落魄中站起来重振旗鼓，要继续保持热忱，要继续保持微笑，就像从未受伤过一样。
•
7、生命的美丽，永远展现在她的进取之中;就像大树的美丽，是展现在它负势向上高耸入云的蓬勃生机中;像雄鹰的美丽，是展现在它搏风击雨如苍天之魂的翱翔中;像江
河的美丽，是展现在它波涛汹涌一泻千里的奔流中。
专家系统的开发
3.专家系统的开发步骤
(1) 设计初始知识库。知识库的设计是 建立专家系统最重要和最艰巨的任务。初始 知识库的设计包括：
(c) 概念形式化，即确定用来组织知 识的数据结构形式，应用人工智能中各种知 识表示方法把与概念化过程有关的关键概念 、子问题及信息流特性等变换为比较正式的 表达，它包括假设空间、过程模型和数据特 性等。
•
4、心中没有过分的贪求，自然苦就少。口里不说多余的话，自然祸就少。腹内的食物能减少，自然病就少。思绪中没有过分欲，自然忧就少。大悲是无泪的，同样大悟

智能控制技术(第2章-专家系统与专家控制系统)

智能控制技术(第2章-专家系统与专家控制系统)

（3）成熟期（1972-1977年）： 在此期间斯坦福大学研究开发了最著名 的专家系统-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。 另一个著名的专家系统-语音识别专家系统 HEARSAY的出现，标志着专家系统的理 论走向成熟。
（4）发展期（1978-现在） 在此期间，专家系统走向应用领域， 专家系统的数量增加，仅1987年研制成 功的专家系统就有1000种。 专家系统可以解决的问题一般包括解 释、预测、设计、规划、监视、修理、 指导和控制等。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。
等价问题（更易）
4、“与或图”表示法
与或图构成规则 •与或图中的每个节点代表一个要解决的 单一问题或问题集合，图中的起始节点对 应总问题。 •对应于本原问题的节点为叶节点，它没 有后裔。 •对于把算符（与操作／或操作）应用于 问题 A的每种可能情况，都把问题变换为 一个子问题集合；有向弧线自A指向后继 节点，表示所求得的子问题集合。
（2）推理机的设计
① 选择推理方式；
② 选择推理算法：选择各种搜索算法，如 深度优先搜索、广度优先搜索、启发式优 先搜索等。
（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。
2.3 专家控制系统的设计方法
2. 2、专家系统的基本结构与实现
专家系统主要由知识库和推理机构 成，专家系统的结构如图2-4所示。
用户
领域专家
知识工程师
人机接口
解释机构
知识获取机构 专 家 系 统 核 心
数据库

专家PID控制课件

在图1中， Ⅰ ，Ⅲ ，Ⅴ ，Ⅶ ，… 区域，误差朝绝对值减 小的方向变化，此时，可采取保持等待措施，相当于实施开
环控制； Ⅱ ，Ⅳ ，Ⅵ ，Ⅷ…区域，误差绝对值朝增大的方 向变化，此时，可根据误差的大小分别实施较强或一般的控
制作用，以抑制动态误差。
2、仿真实例
2、仿真实例 求3阶传递函数的阶跃响应
3 、程序代码
% 程序代码 % 专家PID控制仿真程序： exppid.m % Expert PID Controller clear all; close all; clc;
ts=0.001; sys=tf(5.235e005,[1,87.35,1.047e004,0]); % Plant dsys=c2d(sys,ts,'z'); [num,den]=tfdata(dsys,'v'); u_1=0;u_2=0;u_3=0; y_1=0;y_2=0;y_3=0; x=[0,0,0]'; x2_l=0; error_1=0; kp=0.6; ki=0.03; kd=0.01;
u(k)=u(k -1)+k1kpem(k)
如果此时误差的绝对值较小，即 e(k) <M2 ，可考虑实施
较弱的控制作用，即 u(k)=u(k -1)+k2kpem(k)
1、专家PID控制原理
(5) 当e(k) c (精度)时，说明误差的绝对值很小，此时加 入积分环节，减少稳态误差。
以上各式中， em(k)为误差的第k个极值； u(k)为第k次控 制器的输出； u(k -1)为第k -1次控制器的输出； k1为增益放 大系数， k1>1 ；k2为抑制系数， 0<k2<1 ；M1，M2为设定的 误差界限， M1>M2>0；k为控制周期的序号(自然数)；c为任 意小的正实数。

七章专家系统精品PPT课件精选全文完整版


2024/10/16
5
专家系统的特点
（1）从处理问题的性质看：专家系统善于解决那些不 确定性的、非结构化的、没有算法解或虽有算法解 但在现有的机器上无法实施的困难问题。
（2）从处理问题的方法看：专家系统则是靠知识和推 理来解决问题，专家系统是基于知识的智能问题求 解系统。
（3）从系统的机构来看：专家系统则强调知识与推理 的分离，因而系统具有很好的灵活性和可扩充性。
和发展。 专家系统的形式也是普及科技知识的好
形式。
2024/10/16
22
专家系统的应用
（1）应用范围和应用领域不受限制 （2）专家系统的广泛应用产生了良好的
经济效益和社会效益。 （3）专家系统的应用实例以及在生产制
造领域中的广泛应用。
2024/10/16
23
专家系统的发展概况
20世纪60年代，DENDRAL的建成标志着专家系统的 诞生。
块
块
1
m
（1）实际问题错综复 杂，可能需要多次推 理，所以知识库是多 层的或多块的。 （2）实际问题往往 不仅需要推理，而且 还需要做一些处理， 所以增加处理模块。
2024/10/16
16
多 媒体 人 机界 面
方法 选择
参数 确定
图件 绘制
图形 评价
I
O 接口
方法 知识 库
动态 数据库
参数 知识 库
2024/10/16
13
专家系统的结构
概念结构 实际结构 网络与分布式结构 黑板模型
2024/10/16
14
概念结构
人机界面
推理机
解释模块
知识库
动态数据库
知识库管理系统 自学习模块

专家控制与基于专家经验的模糊控制

零 ZO (t) 负低 N S (t ) 负中 NM (t ) 负高 NB (t )
4.2.2 基于专家经验的模糊控制
• 清晰量的模糊化方法
温度
模糊化
25摄氏度
正高 1.0 正中 0.8 正低 0.4
零 0.0 负低 0.0 负中 0.0 负高 0.0
4.2.2 基于专家经验的模糊控制
模糊推理有多种实现方法, 如基于模糊关系矩阵的 Mamdani推理合成法, Mamdani直接推理法, 拉森推 理法, Baldwin推理法, 模糊推理直接法, 精确值直接 推理法, 强度转移法等。推理的结果是一个模糊向量 (模糊集)
4.2.2 基于专家经验的模糊控制
• 推理方法的确定
Mamdani推理合成法中控制规则所蕴含的关系
➢ 分档太少, 规则变少, 效果较差。
4.2.2 基于专家经验的模糊控制
• 清晰量的模糊化方法
b.隶属函数的形状
➢ 一般可选用三角形、梯形隶属函数, 优点是数学表达和运算 较简单, 所占内存空间小, 在输入值变化时, 比正态分布或钟 形分布具有更大的灵敏性, 当存在偏差时, 能很快反应产生 一个相应的调整量输出。三角形隶属函数的形状与直线斜 率有关, 适合于隶属函数在线调整的自适应模糊控制
PS (t) ex p 2
( y (t) 0 )2
ZO (t) ex p 2
( y (t) 2 )2
NS (t) ex p 2
( y (t) 4 )2
NM (t) ex p 2
( y (t) 6 )2
NB (t) ex p 2
正高 PB (t ) 正中 PM (t ) 正低 PS (t ) y (t )
智能控制
4. 模糊数学与模糊控制

第六章-专家系统PPT课件


10/28/2024
13
6.1.2 专家系统的类型
(1) 解释专家系统 ……
作为解释专家系统的例子有语音理解、图象分 析、系统监视、化学结构分析和信号解释等。 例如，卫星图象(云图等)分析、集成电路分析、 DENDRAL化学结构分析、ELAS石油测井数据分 析、染色体分类、PROSPECTOR地质勘探数据解 释和丘陵找水等实用系统。
的MACSYMA符号积分与定理证明系统，我国一些大学开发 的计算机程序设计语言和物理智能计算机辅助教学系统以 及聋哑人语言训练专家系统等。
10/28/2024
24
6.1.2 专家系统的类型
(10) 修理专家系统 修理专家系统的任务是对发生故障的对象(系
统或设备)进行处理，使其恢复正常工作。修理专 家系统具有诊断、调试、计划和执行等功能。美 国贝尔实验室的ACI电话和有线电视维护修理系统 是修理专家系统的一个应用实例。
预测专家系统的例子有气象预报、军事预测、人口预 测、交通预测、经济预测和谷物产量预测等。例如，恶劣 气候(包括暴雨、飓风、冰雹等)预报、战场前景预测和农 作物病虫害预报等专家系统
10/28/2024
15
6.1.2 专家系统的类型
(3) 诊断专家系统 诊断专家系统的任务是根据观察到的情况(数据)来推
问题求解过程就是一个推理过程，所以专家系统 必须有推理机构。
ES的核心是知识库和推理机。
10/28/2024
4
6.1.1 专家系统的特点—特点
(3) 具有启发性 ES除要利用大量专业知识外，还必须利用经
验的判断知识来对求解问题作出多个假设。 依据某些条件选定一个假设，使推理继续
进行。
10/28/2024
(3) 诊断专家系统 ……
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
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。
5.5.3 专家控制系统
一、 概念
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
1） 专家系统的起源与发展
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。
专家系统的基本结构
3） 专家系统的知识表示和获取
1. 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。
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， 必须在每个采样周期内都给出控制信号，所 以对专家系统运算（推理）速度的要求是很 高的。 专家控制器在设计上应遵循以下两条原则 提高专家系统的运行速度 确保在每个采样周期内都能提供控制信号
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
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（In box）、应答信箱（Answer box）、解释信箱 （Result box）和定时器信箱（Timer box）。
2） 专家系统的一般结构
专家系统由： 知识库（Knowledge Base）、 推理机（Inference Engine）、 综合数据库（Global Database）、 解释接口（Explanation Interface） 知识获取（Knowledge Acquisition）等五部分组成。
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。