第二章----專家控制系統(tǒng).ppt

1、1,第2章 專家控制,專家控制（Expert Control）是智能控制的一個(gè)重要分支，又稱專家智能控制。,它在將人工智能中專家系統(tǒng)的理論和技術(shù)同自動(dòng)控制的理論、方法和技術(shù)有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上，在未知環(huán)境下模仿專家的智能，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的有效控制。,2,2.1專家系統(tǒng),1、什么是專家系統(tǒng),從本質(zhì)上講，專家系統(tǒng)是一類包含著知識(shí)和推理的智能計(jì)算機(jī)程序 。,現(xiàn)在習(xí)慣于把每一個(gè)利用了大量領(lǐng)域知識(shí)的大而復(fù)雜的人工智能系統(tǒng)都統(tǒng)稱為專家系統(tǒng)。,專家系統(tǒng)可以解決的問(wèn)題一般包括解釋、預(yù)測(cè)、診斷、設(shè)計(jì)、規(guī)劃、監(jiān)視、修理、指導(dǎo)和控制等。,3,專家系統(tǒng)和傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)“應(yīng)用程序”最本質(zhì)的不同之處在于，專家系統(tǒng)所要解決的問(wèn)題一般

2、沒(méi)有算法解，并且經(jīng)常要在不完全、不精確或不確定的信息基礎(chǔ)上做出結(jié)論。,4,2、專家系統(tǒng)發(fā)展歷史,分為三個(gè)時(shí)期： (1) 初創(chuàng)期（1965-1971年） 第一代專家系統(tǒng)DENLDRA和MACSMA的出現(xiàn)，標(biāo)志著專家系統(tǒng)的誕生。 DENLDRA為推斷化學(xué)分子結(jié)構(gòu)的專家系統(tǒng)，由Stanford大學(xué)研制。MACSMA為數(shù)學(xué)專家系統(tǒng)，由麻省理工學(xué)院完成。,5,（2）成熟期（1972-1977年）： 在此期間斯坦福大學(xué)研究開(kāi)發(fā)了最著名的專家系統(tǒng)-血液感染病診斷專家系統(tǒng)，標(biāo)志專家系統(tǒng)從理論走向應(yīng)用。 另一個(gè)著名的專家系統(tǒng)-語(yǔ)音識(shí)別專家系統(tǒng)的出現(xiàn)，標(biāo)志著專家系統(tǒng)的理論走向成熟。,2、專家系統(tǒng)發(fā)展歷史,6,（3

3、）發(fā)展期（1978-現(xiàn)在） 在此期間，專家系統(tǒng)走向應(yīng)用領(lǐng)域，專家系統(tǒng)的數(shù)量增加，僅1987年研制成功的專家系統(tǒng)就有1000種。 1、蔬菜栽培農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)框架； 2、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；,2、專家系統(tǒng)發(fā)展歷史,7,3.專家系統(tǒng)的組成,專家系統(tǒng)的基本組成,8,知識(shí)庫(kù) 知識(shí)庫(kù)是知識(shí)的存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)性知識(shí)以及有關(guān)的事實(shí)、一般常識(shí)等。知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)來(lái)源于知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)，同時(shí)它又為推理機(jī)提供求解問(wèn)題所需的知識(shí)。,3.專家系統(tǒng)的組成,知識(shí)庫(kù)包含三類知識(shí)： （1）基于專家經(jīng)驗(yàn)的判斷性規(guī)則； （2）用于推理、問(wèn)題求解的控制性規(guī)則； （3）用于說(shuō)明問(wèn)題的狀態(tài)、事實(shí)和概念以及

4、當(dāng)前條件的數(shù)據(jù)。,9,3.專家系統(tǒng)的組成,推理機(jī) 推理機(jī)是專家系統(tǒng)的“思維”機(jī)構(gòu)，實(shí)際上是求解問(wèn)題的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。 推理機(jī)的運(yùn)行可以有不同的控制策略。,知識(shí)庫(kù)包含多種功能模塊，主要有知識(shí)查詢、檢索、增刪、修改和擴(kuò)充等。知識(shí)庫(kù)通過(guò)人機(jī)接口與領(lǐng)域?qū)＜蚁鄿贤?，?shí)現(xiàn)知識(shí)的獲取。,10,綜合數(shù)據(jù)庫(kù)（全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)） 又稱為“黑板”或“數(shù)據(jù)庫(kù)”。它是用于存放推理的初始證據(jù)、中間結(jié)果以及最終結(jié)果等的工作存儲(chǔ)器（Working Memory）。,解釋接口 又稱人-機(jī)界面，它把用戶輸人的信息轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)內(nèi)規(guī)范化的表示形式，然后交給相應(yīng)模塊去處理，把系統(tǒng)輸出的信息轉(zhuǎn)換成用戶易于理解的外部表示形式顯示給用戶，回答用戶提

5、出的“為什么？”“結(jié)論是如何得出的？”等問(wèn)題。,3.專家系統(tǒng)的組成,11,知識(shí)獲取 知識(shí)獲取是指通過(guò)人工方法或機(jī)器學(xué)習(xí)的方法，將某個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的事實(shí)性知識(shí)和領(lǐng)域?qū)＜宜赜械慕?jīng)驗(yàn)性知識(shí)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)程序的過(guò)程。 對(duì)知識(shí)庫(kù)的修改和擴(kuò)充也是在系統(tǒng)的調(diào)試和驗(yàn)證中進(jìn)行的，是一件很困難的工作。知識(shí)獲取被認(rèn)為是專家系統(tǒng)中的一個(gè)“瓶頸”問(wèn)題。,3.專家系統(tǒng)的組成,12,4. 專家系統(tǒng)的特征及類型,專家系統(tǒng)的基本特征,具有專家水平的專門知識(shí) 能進(jìn)行有效的推理 專家系統(tǒng)的透明性和靈活性 具有一定的復(fù)雜性與難度,13,專家系統(tǒng)的類型,診斷型專家系統(tǒng) 解釋型專家系統(tǒng) 預(yù)測(cè)型專家系統(tǒng) 設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng) 決策型專家系統(tǒng) 控制專家

6、系統(tǒng),4. 專家系統(tǒng)的特征及類型,14,5.專家系統(tǒng)的知識(shí)表示,知識(shí)表示就是知識(shí)的形式化，就是研究用機(jī)器表示知識(shí)的可行的、有效的、通用的原則和方法。 目前常用的知識(shí)表示方法有：邏輯表示法、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法、產(chǎn)生式規(guī)則、特性表示法、框架表示法、與或圖法、過(guò)程表示法、黑板結(jié)構(gòu)、Petri網(wǎng)絡(luò)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。,15,產(chǎn)生式規(guī)則表示法,產(chǎn)生式規(guī)則表示法,16,產(chǎn)生式規(guī)則表示法,規(guī)則庫(kù)：存放了若干規(guī)則，每條產(chǎn)生式規(guī)則是一個(gè)以“如果滿足這個(gè)條件，就應(yīng)當(dāng)采取這個(gè)操作”形式表示的語(yǔ)句。 數(shù)據(jù)庫(kù)：是產(chǎn)生式規(guī)則注意的中心，每個(gè)產(chǎn)生式規(guī)則的左半部分表示在啟用這一規(guī)則之前數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)必須準(zhǔn)備好的條件。 控制器 ：是說(shuō)明下一步應(yīng)

7、該選用什么規(guī)則，也就是如何運(yùn)用規(guī)則。通常從選擇規(guī)則到執(zhí)行規(guī)則分成三步：匹配、沖突解決和操作。,17,6.專家系統(tǒng)的推理機(jī)制,推理是指依據(jù)一定的原則從已有的事實(shí)推出結(jié)論的過(guò)程，這個(gè)原則就是推理的核心。專家系統(tǒng)中的自動(dòng)推理是知識(shí)推理。而知識(shí)推理是指在計(jì)算機(jī)或智能機(jī)器中，在知識(shí)表達(dá)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行機(jī)器思維，求解問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)知識(shí)推理的智能操作過(guò)程。 在專家系統(tǒng)中，可以依據(jù)專家所具有的知識(shí)的特點(diǎn)來(lái)選擇知識(shí)表示的方法，而知識(shí)推理技術(shù)同知識(shí)表示方法有密切關(guān)系。,18,推理方法的分類,1、根據(jù)知識(shí)表示的特點(diǎn)，知識(shí)推理方法可分為圖搜索方法和邏輯論證方法兩類。 2、根據(jù)問(wèn)題求解的推理過(guò)程中是否運(yùn)用啟發(fā)性知識(shí)，知識(shí)推理

8、方法可分為啟發(fā)推理和非啟發(fā)推理兩類。 3、根據(jù)問(wèn)題求解的推理過(guò)程中結(jié)論是否精確，知識(shí)推理方法可分為精確推理和不精確推理兩類。,19,推理方式的分類,4、根據(jù)問(wèn)題求解的推理過(guò)程中特殊和一般的關(guān)系，知識(shí)推理方法可分為演繹推理、歸納推理兩類。 5、根據(jù)問(wèn)題求解的推理過(guò)程中推理的方向，知識(shí)推理方法可分為正向推理、反向推理和正反向混合推理三類。,20,推理方式的分類,專家系統(tǒng)中把領(lǐng)域知識(shí)表示成必然的因果關(guān)系、邏輯關(guān)系，推理的結(jié)論是肯定的，這種推理稱為精確推理。除此以外，更重要的是以專家的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)對(duì)不確定的事實(shí)，根據(jù)不充分的證據(jù)和不完全的知識(shí)進(jìn)行推理，這種推理稱為不精確推理。應(yīng)該指出，所謂不精確推理不是要

9、使推理變得不精確，而是提供一種在采用目前已有的精確推理方式無(wú)法進(jìn)行推理的情況下的推理方式，以便得到更加精確的推理結(jié)論。不精確推理又稱非精確性推理，其核心問(wèn)題是處理在推理過(guò)程中專家知識(shí)的不精確性和推理證據(jù)的不精確性，并給出這些不精確性在推理過(guò)程中的傳播規(guī)則。,21,正向推理,從原始數(shù)據(jù)和已知條件得到結(jié)論,22,反向推理,先提出假設(shè)的結(jié)論，然后尋找支持的證據(jù)，若證據(jù)存在，則假設(shè)成立,23,（1）廣度優(yōu)先搜索,所謂廣度優(yōu)先搜索方法是按“最早產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先擴(kuò)展”的搜索方法。具體地說(shuō)，搜索的節(jié)點(diǎn)是一層一層地檢查的，只有在上一層的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都檢查完畢之后，這一層的節(jié)點(diǎn)才能開(kāi)始檢查，也就是說(shuō)，節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展是按

10、它們接近起始節(jié)點(diǎn)的程度依次進(jìn)行的。這種方法是考慮了每一種可能，所以這種搜索可能是一種非常長(zhǎng)的過(guò)程，但如果存在任何解答的話，它能保證最終找到最短的解答序列。,推理算法,24,廣度優(yōu)先搜索,25,（2）深度優(yōu)先搜索,所謂深度優(yōu)先搜索方法就是按“最晚產(chǎn)生（最深的）節(jié)點(diǎn)優(yōu)先擴(kuò)展”的搜索方法，深度相等的節(jié)點(diǎn)其順序可以任意排列。也就是總是向親代到子代方向進(jìn)行，直到不得不返回追蹤的搜索。然而實(shí)際上，從樹(shù)的觀點(diǎn)看，不是從左枝開(kāi)始，就是從右枝開(kāi)始。,26,7.專家系統(tǒng)的知識(shí)獲取,知識(shí)獲取的任務(wù),1、抽取知識(shí) 2、知識(shí)轉(zhuǎn)換 3、知識(shí)輸入 4、知識(shí)檢測(cè),27,知識(shí)獲取方式,1、非自動(dòng)知識(shí)獲取 在非自動(dòng)知識(shí)獲取方式中

11、，知識(shí)獲取一般分為兩步進(jìn)行，首先由知識(shí)工程師從領(lǐng)域?qū)＜液陀嘘P(guān)技術(shù)文獻(xiàn)獲取知識(shí)，然后由知識(shí)工程師用某種知識(shí)編輯軟件輸入到知識(shí)庫(kù)中。 2、自動(dòng)知識(shí)獲取 自動(dòng)知識(shí)獲取是指系統(tǒng)自身具有獲取知識(shí)的能力，它不僅可以直接與領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)話，從專家提供的原始信息中“學(xué)習(xí)”到專家系統(tǒng)所需的知識(shí)，而且還能從系統(tǒng)自身的運(yùn)行實(shí)踐中總結(jié)、歸納出新的知識(shí)，發(fā)現(xiàn)知識(shí)中可能存在的錯(cuò)誤，不斷自我完善，建立起性能優(yōu)良、知識(shí)完善的知識(shí)庫(kù)。,28,知識(shí)獲取的心理學(xué)法,1、交談法（Interviews）。 交談是獲取領(lǐng)域?qū)＜宜褂玫膶I(yè)概念和術(shù)語(yǔ)最常見(jiàn)的方法，特別是在缺乏書(shū)面資料的情況下，通過(guò)交談可以準(zhǔn)確地把握專業(yè)概念和術(shù)語(yǔ)的內(nèi)涵。 2、

12、觀察法（Observation）。 知識(shí)工程師通過(guò)觀察，可以對(duì)有關(guān)問(wèn)題領(lǐng)域產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)，從而可以加深對(duì)問(wèn)題復(fù)雜性的理解以及對(duì)問(wèn)題所涉及到的因素的影響有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。在專家與知識(shí)工程師沒(méi)有時(shí)間進(jìn)行充分交談的情況下，觀察法是知識(shí)獲取的又一個(gè)基本手段，并且一些專業(yè)知識(shí)很難用語(yǔ)言表達(dá)，所以直接觀察專家的解題過(guò)程是獲取知識(shí)的一個(gè)有效途徑。,29,知識(shí)獲取的心理學(xué)法,3、草案分析法（Protocol Analysis）。 草案分析或者稱為個(gè)案分析，也叫口語(yǔ)記錄分析，它要求領(lǐng)域?qū)＜以谔幚砣蝿?wù)的過(guò)程中“大聲思考”（think aloud）：如就此問(wèn)題專家正在想什么？他想采用什么方法來(lái)解決？哪些現(xiàn)象正引起他的

13、注意？為什么遇到阻礙等。 4、多維技術(shù)（Multi-dimension techniques）。 多維技術(shù)主要用于獲取專家的結(jié)構(gòu)性知識(shí)。在專家系統(tǒng)的大部分應(yīng)用領(lǐng)域，專業(yè)的概念、數(shù)據(jù)往往具有一定規(guī)則的明顯結(jié)構(gòu)特征。多維技術(shù)正是有效地獲取問(wèn)題領(lǐng)域的概念組織方式的有效手段。許多領(lǐng)域問(wèn)題、概念都呈現(xiàn)出多方面的特性，多維技術(shù)逐個(gè)研究不同事物在某一特性（維）上表現(xiàn)出的聯(lián)系，再將它們抽取為事物之間的概念相關(guān)模型，進(jìn)而獲得專家知識(shí)的結(jié)構(gòu)特征，如卡片分類、格柵分析等。,30,知識(shí)獲取的機(jī)器學(xué)習(xí)法,在基于機(jī)器學(xué)習(xí)的自動(dòng)知識(shí)獲取模式中，系統(tǒng)的學(xué)習(xí)機(jī)通過(guò)學(xué)習(xí)從知識(shí)源中獲取知識(shí)，并進(jìn)行積累，從而使知識(shí)庫(kù)得以擴(kuò)充與更新。

14、 學(xué)習(xí)機(jī)主要有以下兩種學(xué)習(xí)方式： 1、示教學(xué)習(xí)方式。 2、自動(dòng)學(xué)習(xí)方式。,31, 2.2專家控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理,1.專家控制系統(tǒng)概述,專家控制系統(tǒng)具有全面的專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、完善的知識(shí)處理功能和實(shí)時(shí)控制的可靠性能。這種系統(tǒng)采用黑板等結(jié)構(gòu)，知識(shí)庫(kù)龐大，推理機(jī)復(fù)雜。它包括有知識(shí)獲取子系統(tǒng)和學(xué)習(xí)子系統(tǒng)，人-機(jī)接口要求較高。專家式控制器，多為工業(yè)專家控制器，是專家控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)化形式，針對(duì)具體的控制對(duì)象或過(guò)程，著重于啟發(fā)式控制知識(shí)的開(kāi)發(fā)，具有實(shí)時(shí)算法和邏輯功能。設(shè)計(jì)較小的知識(shí)庫(kù)、簡(jiǎn)單的推理機(jī)制，可以省去復(fù)雜的人-機(jī)接口。由于其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，又能滿足工業(yè)過(guò)程控制的要求，因而應(yīng)用日益廣泛。,32,專家控制與一

15、般的專家系統(tǒng)的區(qū)別,（1）通常的專家系統(tǒng)只完成專門領(lǐng)域問(wèn)題的咨詢功能，它的推理結(jié)果一般用于輔助用戶的決策；而專家控制則要求能對(duì)控制動(dòng)作進(jìn)行獨(dú)立的、自動(dòng)的決策，它的功能一定要具有連續(xù)的可靠性和較強(qiáng)的抗擾性。 （2）通常的專家系統(tǒng)一般處于離線工作方式，而專家控制則要求在線地獲取動(dòng)態(tài)反饋信息，因而是一種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，它應(yīng)具有使用的靈活性和實(shí)時(shí)性，即能聯(lián)機(jī)完成控制。,1.專家控制系統(tǒng)概述,33,2.專家控制系統(tǒng)的控制要求與設(shè)計(jì)原則,專家控制系統(tǒng)的控制要求 （1）決策能力強(qiáng)。 （2）運(yùn)行可靠性高。 （3）使用的通用性好。 （4）擬人能力強(qiáng)。 （5）控制與處理的靈活性。,34,專家控制器的設(shè)計(jì)原則 （1）多樣

16、化的模型描述。 （2）在線處理的靈巧性。 （3）靈活性的控制策略。 （4）決策機(jī)構(gòu)的遞階性。 （5）推理與決策的實(shí)時(shí)性。,2.專家控制系統(tǒng)的控制要求與設(shè)計(jì)原則,35,3.專家控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理,專家控制系統(tǒng)的工作原理,36,知識(shí)基系統(tǒng)的內(nèi)部組織和推理機(jī)制 （1）控制的知識(shí)表示,3.專家控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理,37,（2）數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù),3.專家控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理,按照專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)的結(jié)構(gòu)，有關(guān)知識(shí)可以分類組織，形成數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)，從而構(gòu)成專家控制系統(tǒng)的知識(shí)源。 數(shù)據(jù)庫(kù)包括 事實(shí)：知識(shí)的靜態(tài)數(shù)據(jù)； 證據(jù)：測(cè)量到的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)； 假設(shè)：由事實(shí)和證據(jù)推導(dǎo)的中間結(jié)果； 目標(biāo)：系統(tǒng)的性能指標(biāo)。,38,（2

17、）數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù),3.專家控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理,專家控制的規(guī)則庫(kù)用產(chǎn)生式規(guī)則表示： IF 事實(shí)和數(shù)據(jù) THEN 操作結(jié)論 由多條產(chǎn)生式規(guī)則構(gòu)成規(guī)則庫(kù)。,39,4.直接式專家控制專家控制器,當(dāng)基于知識(shí)的控制器直接影響被控對(duì)象時(shí)，這種控制叫做直接專家控制,40,5.間接式專家控制,專家系統(tǒng)間接地對(duì)控制信號(hào)起作用，或者說(shuō)，當(dāng)基于知識(shí)的控制器僅僅間接影響控制系統(tǒng)時(shí)（譬如監(jiān)督控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)一關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)；又如為了避免控制回路的突發(fā)效應(yīng)切斷參數(shù)估計(jì)過(guò)程等），我們把這種專家控制稱為間接專家控制系統(tǒng)，或監(jiān)控專家控制。,41,5.間接式專家控制,按照高層決策功能的性質(zhì)，間接型專家控制器可分為以下幾種類型：, 優(yōu)

18、化型專家控制器：最優(yōu)控制專家知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)運(yùn)用。通過(guò)設(shè)置整定值、優(yōu)化控制器參數(shù)，實(shí)現(xiàn)控制性能的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)優(yōu)化。 適應(yīng)型專家控制器：自適應(yīng)控制專家知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)運(yùn)用。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)，相應(yīng)調(diào)整控制規(guī)律，校正控制參數(shù)，適應(yīng)對(duì)象特性或環(huán)境條件的漂移變化。,42,5.間接式專家控制, 協(xié)調(diào)型專家控制器：協(xié)調(diào)控制專家和調(diào)度工程師知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)運(yùn)用。用以協(xié)調(diào)局部控制器或各子控制系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)全局穩(wěn)定和優(yōu)化。 組織型專家控制器：控制工程組織管理專家、總設(shè)計(jì)師知識(shí)的總結(jié)運(yùn)用。組織各種常規(guī)控制器，根據(jù)控制任務(wù)目標(biāo)，構(gòu)成所需的控制系統(tǒng)。,43,5.間接式專家控制,間接型專家控制器可以在線或離線運(yùn)行。 優(yōu)化型、

19、適應(yīng)型需要在線、實(shí)時(shí)運(yùn)行； 協(xié)調(diào)型、組織型可以離線、非實(shí)時(shí)運(yùn)行，作為相應(yīng)的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)。,44,6.專家控制關(guān)鍵技術(shù)與特點(diǎn),專家控制的關(guān)鍵技術(shù) (1) 知識(shí)的表達(dá)方法； (2)從傳感器識(shí)別獲取定量控制信號(hào)（入）； (3)將定性知識(shí)轉(zhuǎn)化為定量控制信號(hào)（出）； (4) 控制知識(shí)和控制規(guī)則的獲取。,45,6.專家控制關(guān)鍵技術(shù)與特點(diǎn),2專家控制的特點(diǎn) （1）靈活性：根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)及誤差情況，可靈活地選取相應(yīng)的控制律； （2）適應(yīng)性：能根據(jù)專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，調(diào)整控制器的參數(shù)，適應(yīng)對(duì)象特性及環(huán)境的變化； （3）魯棒性：通過(guò)利用專家規(guī)則，系統(tǒng)可以在非線性、大偏差下可靠地工作。,46, 2.3專家控制系統(tǒng)

20、的設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例,1、溫室氣候的專家控制 溫室氣候控制要求 溫度控制 濕度控制 光照強(qiáng)度控制 二氧化碳控制 溫室專家控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 溫室氣候?qū)＜铱刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是知識(shí)庫(kù)。由于溫室氣候控制涉及的因素較多，為了縮短推理時(shí)間，采用“規(guī)則架+規(guī)則體”的知識(shí)表示方法。,47,1、溫室氣候的專家控制,48,造紙過(guò)程的知識(shí)庫(kù)結(jié)構(gòu) 傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu) 控制單元,2、造紙過(guò)程的專家智能控制,49,2、造紙過(guò)程的專家智能控制,50,2、造紙過(guò)程的專家智能控制,51,目前，在自動(dòng)控制系統(tǒng)的研制開(kāi)發(fā)應(yīng)用中，高精度、高速度移動(dòng)是一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題。 針對(duì)存在的問(wèn)題，利用前幾章介紹的智能控制理論和方法，對(duì)控制過(guò)程參數(shù)變化

21、大，非線性、負(fù)載擾動(dòng)的實(shí)際直流調(diào)整系統(tǒng)，給出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專家控制相結(jié)合的實(shí)時(shí)智能控制方案和控制結(jié)構(gòu)，導(dǎo)出了智能控制算法。,3、直流調(diào)速系統(tǒng)的專家協(xié)調(diào)控制,52,3、直流調(diào)速系統(tǒng)的專家協(xié)調(diào)控制,53,3、直流調(diào)速系統(tǒng)的專家協(xié)調(diào)控制,54,3、直流調(diào)速系統(tǒng)的專家協(xié)調(diào)控制,55,3、專家PID控制,（1）專家PID控制原理,PID專家控制的實(shí)質(zhì)是，基于受控對(duì)象和控制規(guī)律的各種知識(shí)，無(wú)需知道被控對(duì)象的精確模型，利用專家經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)PID參數(shù)。專家PID控制是一種直接型專家控制器。 典型的二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)誤差曲線如圖所示。對(duì)于典型的二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)過(guò)程作如下分析。,56,3、專家PID控制,圖 典型二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)誤差曲線,57,3、專家PID控制,令 表示離散化的當(dāng)前采樣時(shí)刻的誤差值， 和 分別表示前一個(gè)和前兩個(gè)采樣時(shí)刻的誤差值，則有,根據(jù)誤差及其變化，設(shè)計(jì)專家PID控制器，控制器可分以下五種情況設(shè)計(jì)。,58,3、專家PID控制,（1）當(dāng) 時(shí)，說(shuō)明誤差的絕對(duì)值已經(jīng)很大。不論誤差變化趨勢(shì)如何，都應(yīng)考慮控制器的輸出應(yīng)按最大（或最?。┹敵?，以達(dá)到迅速調(diào)整誤差，使誤差絕對(duì)值以最大速度