第3章专家系统控制(3.1概述、3.2原理).ppt

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。 3.1 专家系统概述 3.1.1 什么是专家系统 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。 专家系统可以解决的问题一般包括解释、预测、诊断、设计、规划、监视、修理、指导和控制等。 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。 专家系统的发展 第一代专家系统（1972～1981年）只利用人类专家的启发式知识，即只利用浅层表达方式和推理方法。 浅层知识一般表示成产生式规则的形式，即如果（前提，那么结论。 这种形式的浅层知识之所以具有启发性，是因为它从观测到的数据（前提）联想到中间事实或最终结论， 这种逻辑推理过程短、效率高。 新一代的专家系统 但事实证明，只靠经验知识是不够的，当人类遇到新问题时，只能利用掌握的深入表示事物的结构、行为和功能等方面的基本模型等深层知识得出新的启发式浅层知识。 因此，旨在模拟人类专家的智能程序（专家系统）应当兼备浅层和深层两类知识。 这种不但采用基于规则的方法，而且采用基于模型的原理的专家系统构成了新一代的专家系统。 3.1.2 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）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以及有关的事实、一般常识等。 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。 （3）综合数据库（全局数据库） 综合数据库又称为“黑板”或“数据库”。它是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。 综合数据库的内容是在不断变化的。在求解问题的初始，它存放的是用户提供的初始证据。在推理过程中，它存放每一步推理所得的结果。 推理机根据数据库的内容从知识库中选择合适的知识进行推理，然后又把推理结果存人数据库中，同时又可记录推理过程中的有关信息，为解释接口提供回答用户咨询的依据。 （4）解释接口 解释接口又称人一机界面，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成用户易于理解的外部表示形式显示给用户，回答用户提出的“为什么？”“结论是如何得出的？”等问题。 另外，能对自己的行为做出解释，可以帮助系统建造者发现知识库及推理机中的错误，有助于对系统的调试。这是专家系统区别于一般程序的重要特征之一。 （5）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。 早期的专家系统完全依靠领域专家和知识工程师，把领域内的知识总结归纳出来，规范化后送入知识库。 目前，一些专家系统已经具有了自动知识获取的功能。 3.1.3 专家系统的特征及类型1. 专家系统的基本特征 （1）具有专家水平的专门知识 （2）能进行有效的推理 （3）专家系统的透明性和灵活性 （4）具有一定的复杂性与难度 （1）具有专家水平的专门知识 人类专家之所以能称为专家，是由于他掌握了某一领域的专门知识，使其在处理问题时比别人技高一筹。 一个专家系统为了能像人类专家那样工作，必须表现专家的技能和高度的技巧以及有足够的鲁棒性。 系统的鲁棒性是指不管数据是正确还是病态不正确的；它都能够正确地处理，或者得到正确的结论，或者指出错误。 （2）能进行有效的推理  专家系统具有启发性，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。 （3）专家系统的透明性和灵活性  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。 系统运行时，推理机可根据具体问题的不同特点选取不同的知识来构成求解序列，具有较强的适应性。 （4）具有一定的复杂性与难度  人类的知识，特别是经验性知识，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，不存在确定的求解方法和求解路径，这就从客观上造成了建造专家系统的困难性和复杂性。 2. 专家系统的类型 专家系统的类