第3章专家系统控制(3.3专家控制器)

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1、13.3 专家控制器专家控制器n专家控制器专家控制器实际上是由专家系统构成的控实际上是由专家系统构成的控制器。具有专家控制器的控制系统称为直制器。具有专家控制器的控制系统称为直接专家控制系统。接专家控制系统。n专家控制器专家控制器通过对过程变量和控制变量的通过对过程变量和控制变量的观测，分析，根据已具有的知识给出控制观测，分析，根据已具有的知识给出控制信号。信号。n专家控制专家控制一般用于具有高度非线性或难于一般用于具有高度非线性或难于用数学解析式描述的对象或过程的控制，用数学解析式描述的对象或过程的控制，因为在这些埸合传统控制器设计很难适用。因为在这些埸合传统控制器设计很难适用。 23.3.

2、1 专家控制器的结构专家控制器的结构n专家控制器通专家控制器通常由知识库常由知识库（KB）、控）、控制规则集制规则集（CRS）、推）、推理机（理机（IE）和）和特征识别与信特征识别与信息处理（息处理（FRIP）四部分组）四部分组成。成。 3知识库：知识库：n用于存放工业过程控制的领域知识，由经验数据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（）和学习与适应装置（LA）组成。）组成。n经验数据库经验数据库主要存储经验和事实集；主要存储经验和事实集；n学习与适应装置学习与适应装置的功能是根据在线获取的信息，补充的功能是根据在线获取的信息，补充或修改知识库内容，改进系统性

3、能，以提高问题求解或修改知识库内容，改进系统性能，以提高问题求解能力。能力。n事实集事实集主要包括控制对象的有关知识，如结构、类型、主要包括控制对象的有关知识，如结构、类型、特征等，还包括控制规则的自适应及参数自调整方面特征等，还包括控制规则的自适应及参数自调整方面的规则。的规则。n经验数据经验数据包括控制对象的参数变化范围，控制参数的包括控制对象的参数变化范围，控制参数的调整范围及其限幅值，传感器的静态、动态特性参数调整范围及其限幅值，传感器的静态、动态特性参数及阈值，控制系统的性能指标或有关的经验公式等。及阈值，控制系统的性能指标或有关的经验公式等。 4控制规则集：控制规则集：n是对被控对

4、象的各种控制模式和经验的归是对被控对象的各种控制模式和经验的归纳和总结。纳和总结。n由于规则条数不多，搜索空间很小，推理由于规则条数不多，搜索空间很小，推理机构就十分简单，采用正向推理方法逐次机构就十分简单，采用正向推理方法逐次判别各种规则的条件，满足则执行，否则判别各种规则的条件，满足则执行，否则继续搜索。继续搜索。 5特征识别与信息处理模块特征识别与信息处理模块n其作用是实现对信息的提取与加工，其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。为控制决策和学习适应提供依据。n它主要抽取动态过程的特征信息，识它主要抽取动态过程的特征信息，识别系统的特征状态，并对特征信息作别系统的

5、特征状态，并对特征信息作必要的加工。必要的加工。 6专家控制器的模型为：专家控制器的模型为：n式中：式中：U为专家控制器的输出集为专家控制器的输出集 ；n 为专家控制器的输入集；为专家控制器的输入集；nI为推理机构输出集；为推理机构输出集；K为经验知识集。为经验知识集。n智能算子为几个算子的复合运算，即智能算子为几个算子的复合运算，即 IKEf,U UyeR,E phgf.UIpIKShSEg:;*:;:73.3.2 专家控制器的设计专家控制器的设计n1.专家控制器的设计原则专家控制器的设计原则专家控制器对于被控过程专家控制器对于被控过程(对象对象)施行实时控制，必施行实时控制，必须在规定时间

6、内给出控制信号。须在规定时间内给出控制信号。 (1)提高专家系统运行速度的原则提高专家系统运行速度的原则（计算机硬件的运算速度（计算机硬件的运算速度 、工具软件、工具软件 、知识库设、知识库设计计 、推理机设计、推理机设计 ）(2)确保在每个采样周期内都能提供控制信号原则确保在每个采样周期内都能提供控制信号原则82.知识库设计知识库设计n专家系统推理时间大部分花费在搜索知识库中专家系统推理时间大部分花费在搜索知识库中可用的知识上，为了加速这一搜索过程，可以可用的知识上，为了加速这一搜索过程，可以在知识库的结构设计时，予以充分考虑在知识库的结构设计时，予以充分考虑n可以可以把知识厍划分成几个子库