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數(shù)控卷板機床故障診斷系統(tǒng)的基本組成 |
| 發(fā)布時間：2022/10/24 |
數(shù)控卷板機床故障診斷系統(tǒng)的基本組成
專家系統(tǒng)是人工智能理論與技術研究的一個分支，是應用專家的知識與推理方法求解復雜實際問題的一種人工智能軟件。它具有權威性知識，具備自學習功能，并且能夠采用一定的策略，運用專家知識進行推理。在推理過程中，專家系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫出發(fā)，調(diào)用知識庫中的相應知識，經(jīng)過推理機制獲得所需的結果。
Feighbaum教授認為，專家系統(tǒng)是一種智能的計算機程序，這種計算機程序使用知識與推理過程，求解那些需要杰出人物(專家)的知識才能求解的高難度問題。為了完成專家系統(tǒng)的基本功能，一個數(shù)控卷板機床故障診斷專家系統(tǒng)至少要包含知識庫、推理機及人機接口三個組成部分，其結構如圖10所示。圖10反映了專家系統(tǒng)最簡單的工作原理：在知識庫創(chuàng)建和維護階段，領域?qū)＜遗c知識工程師合作，通過人機接口對知識庫進行操作；在推理階段，用戶也是通過人機接口將研究對象信息傳送給推理機，推理機根據(jù)推理過程的需要，檢索知識庫中的各條知識或繼續(xù)向用戶要研究對象信息，推理結果也通過人機接口返回給用戶。
一個專家系統(tǒng)應具有啟發(fā)性、透明性和靈活性。
(1)啟發(fā)性一個專家系統(tǒng)的知識庫中不僅要有邏輯性知識，還要求能包含啟發(fā)性知識。所謂邏輯性知識是指能夠確保其準確無誤的知識，通常是一些常識性知識；啟發(fā)性知識是指領域?qū)＜宜莆盏囊恍I(yè)知識，它們通常沒有嚴謹?shù)睦碚撘罁?jù)，很難保證其普遍正確性，正是因為使用了啟發(fā)性知識，才使得專家系統(tǒng)在工作時會出錯。
(2)透明性能向用戶解釋其推理過程，還能會使其回答用戶提出的一些關于其自身的問題。一個專家系統(tǒng)的解釋能力是衡量其水平的重要因素。
(3)靈活性專家系統(tǒng)知識庫中的知識應便于修改和補充，由于知識的獲取是專家系統(tǒng)設計時的“瓶頸"問題，故其實現(xiàn)也是一個難點。
這些特性實際上就是設計專家系統(tǒng)時的要求，因此對于一個成熟的數(shù)控卷板機床故障診斷專家系統(tǒng)來說，為了實現(xiàn)這些要求，還必須在上面三個基本組成部分上增加另外三個組成部分：全局數(shù)據(jù)庫、知識獲取部分和解釋部分。圖11給出了專家系統(tǒng)六個基本組成部分：知識庫、推理機、人機接口、知識獲取子系統(tǒng)、解釋子系統(tǒng)、全局數(shù)據(jù)庫。
 
圖10專家系統(tǒng)的最基本結構 圖11專家系統(tǒng)的一般結構
(1)知識庫包含所要解決問題領域中的大量事實和規(guī)則，是領域知識及該專家系統(tǒng)工作時所需的一般常識性知識的集合。這些知識可以用一種或幾種知識表示方法來表示，知識表示方法決定著知識庫的組織結構并直接影響整個系統(tǒng)的工作效率；知識庫是一個獨立實體，應易于存入新的知識而且不和已有的知識互相發(fā)生干擾，它內(nèi)存的知識通過程序來提取和管理。
(2)推理機是專家系統(tǒng)的組織控制機構，它根據(jù)當前的輸入數(shù)據(jù)(如設備運行時的各種特征)，運用知識庫中的知識，按一定的策略進行推理，以達到要求的目標。在推理機的作用下，一般用戶能夠如同領域?qū)＜乙粯咏鉀Q某一領域的困難問題。
(3)全局數(shù)據(jù)庫又稱為工作存儲器或動態(tài)數(shù)據(jù)庫，是用于儲存所研究問題領域內(nèi)原始特征數(shù)據(jù)的信息、推理過程中得到的各種中間信息和解決問題后輸出結果信息的儲存器。
(4)知識獲取子系統(tǒng)是專家系統(tǒng)和領域?qū)＜摇⒅R工程師的接口，通過它與領域?qū)＜液椭R工程師的交互，使知識庫不僅可以獲得知識，而且可使知識庫中的知識得到不斷的修改、充實和提煉，從而使系統(tǒng)的性能得到不斷地改善。
(5)解釋子系統(tǒng)能夠解釋推理過程的路線和需要詢問的特征信息數(shù)據(jù)，還可以解釋推理得到的確定性結論，使用戶更容易接受系統(tǒng)整個推理過程和所得出的結論，同時也為系統(tǒng)的維護和專家經(jīng)驗知識的傳授提供方便。
(6)人機接口有時又稱為用戶界面，是用戶和專家系統(tǒng)之間進行信息交換的媒介，它常常以熟悉的手段(如自然語言、圖形、表格等)與用戶進行交互，既要把用戶信息輸入的信息轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)的內(nèi)部表示形式，然后由相應的部件去處理，又要把系統(tǒng)內(nèi)部的信息顯示給用戶。優(yōu)美、友好的用戶界面是專家系統(tǒng)的重要組成部分。
具有一般結構的數(shù)控卷板機床故障診斷專家系統(tǒng)工作原理大致為：在知識庫創(chuàng)建和維護階段，知識獲取子系統(tǒng)在領域?qū)＜液椭R工程師的指導下，將專家知識、研究對象的結構知識等存放于知識庫中或?qū)χR庫進行增加、刪除和修改等維護工作。在推理階段，用戶通過人機接口將研究對象的信息傳送給推理機，推理機根據(jù)推理過程的需要，對知識庫中的各條知識及全局數(shù)據(jù)庫中的各項事實進行搜索或繼續(xù)向用戶索要信息。最后，推理結果也通過人機接口返回給用戶。如需要，解釋子系統(tǒng)可調(diào)用知識庫中的知識和全局數(shù)據(jù)庫中的事實對推理結果和推理過程中用戶提出的問題作出合理的解釋。
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