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1、第第2章章 专家控制专家控制 在在在在传传传传统统统统控控控控制制制制系系系系统统统统中中中中，系系系系统统统统的的的的运运运运行行行行排排排排斥斥斥斥了了了了人人人人的的的的干干干干预预预预，人人人人-机机机机之之之之间间间间缺缺缺缺乏乏乏乏交交交交互互互互。控控控控制制制制器器器器对对对对被被被被控控控控对对对对象象象象在在在在环环环环境境境境中中中中的的的的参数、结构的变化缺乏应变能力。参数、结构的变化缺乏应变能力。参数、结构的变化缺乏应变能力。参数、结构的变化缺乏应变能力。传传传传统统统统控控控控制制制制理理理理论论论论的的的的不不不不足足足足，在在在在于于于于它它它它必必必必须须须须
2、依依依依赖赖赖赖于于于于被被被被控控控控对对对对象象象象严严严严格格格格的的的的数数数数学学学学模模模模型型型型，试试试试图图图图对对对对精精精精确确确确模模模模型型型型来来来来求求求求取取取取最最最最优优优优的的的的控控控控制制制制效效效效果果果果。而而而而实实实实际际际际的的的的被被被被控控控控对对对对象象象象存存存存在在在在着着着着许许许许多多多多难难难难以以以以建建建建模模模模的因素。的因素。的因素。的因素。上上上上世世世世纪纪纪纪8080年年年年代代代代初初初初，人人人人工工工工智智智智能能能能中中中中专专专专家家家家系系系系统统统统的的的的思思思思想想想想和方法开始被引入控制系统的
3、研究和工程应用中。和方法开始被引入控制系统的研究和工程应用中。和方法开始被引入控制系统的研究和工程应用中。和方法开始被引入控制系统的研究和工程应用中。专专专专家家家家系系系系统统统统能能能能处处处处理理理理定定定定性性性性的的的的、启启启启发发发发式式式式或或或或不不不不确确确确定定定定的的的的知知知知识识识识信信信信息息息息，经经经经过过过过各各各各种种种种推推推推理理理理来来来来达达达达到到到到系系系系统统统统的的的的任任任任务务务务目目目目标标标标。专专专专家家家家系系系系统统统统为为为为解解解解决决决决传传传传统统统统控控控控制制制制理理理理论论论论的的的的局局局局限限限限性性性性提提
4、提提供供供供了了了了重重重重要要要要的的的的启示，二者的结合导致了专家控制这一方法。启示，二者的结合导致了专家控制这一方法。启示，二者的结合导致了专家控制这一方法。启示，二者的结合导致了专家控制这一方法。2.12.1专家系统专家系统专家系统专家系统2.1.1专家系统概述专家系统概述1 1定义定义定义定义 专专专专家家家家系系系系统统统统是是是是一一一一类类类类包包包包含含含含知知知知识识识识和和和和推推推推理理理理的的的的智智智智能能能能计计计计算算算算机机机机程程程程序序序序，其其其其内内内内部部部部包包包包含含含含某某某某领领领领域域域域专专专专家家家家水水水水平平平平的的的的知知知知识识
5、识识和和和和经经经经验验验验，具有解决专门问题的能力。具有解决专门问题的能力。具有解决专门问题的能力。具有解决专门问题的能力。2 2发展历史发展历史发展历史发展历史分为三个时期：分为三个时期：分为三个时期：分为三个时期：(1)(1)初创期（初创期（初创期（初创期（1965-19711965-1971年）年）年）年）第第第第一一一一代代代代专专专专家家家家系系系系统统统统DENLDRADENLDRA和和和和MACSMAMACSMA的的的的出出出出现现现现，标标标标志志志志着着着着专专专专家家家家系系系系统统统统的的的的诞诞诞诞生生生生。其其其其中中中中DENLDRADENLDRA为为为为推推推推
6、断断断断化化化化学学学学分分分分子子子子结结结结构构构构的的的的专专专专家家家家系系系系统统统统，由由由由专专专专家家家家系系系系统统统统的的的的奠奠奠奠基基基基人人人人，StanfordStanford大大大大学学学学计计计计算算算算机机机机系系系系的的的的FeigenbaumFeigenbaum教教教教授授授授及及及及其其其其研研研研究究究究小小小小组组组组研研研研制制制制。MACSMAMACSMA为为为为用用用用于于于于数数数数学学学学运运运运算算算算的的的的数数数数学学学学专专专专家家家家系系系系统，由麻省理工学院完成。统，由麻省理工学院完成。统，由麻省理工学院完成。统，由麻省理工学院
7、完成。（2 2 2 2）成熟期（）成熟期（）成熟期（）成熟期（1972-19771972-19771972-19771972-1977年）：年）：年）：年）：在在在在此此此此期期期期间间间间斯斯斯斯坦坦坦坦福福福福大大大大学学学学研研研研究究究究开开开开发发发发了了了了最最最最著著著著名名名名的的的的专专专专家家家家系系系系统统统统-血血血血液液液液感感感感染染染染病病病病诊诊诊诊断断断断专专专专家家家家系系系系统统统统MYCINMYCINMYCINMYCIN，标标标标志志志志专专专专家家家家系系系系统统统统从从从从理理理理论论论论走走走走向向向向应应应应用用用用。另另另另一一一一个个个个著著
8、著著名名名名的的的的专专专专家家家家系系系系统统统统-语语语语音音音音识识识识别别别别专专专专家家家家系系系系统统统统HEARSAYHEARSAYHEARSAYHEARSAY的的的的出出出出现现现现，标标标标志志志志着着着着专专专专家家家家系系系系统统统统的的的的理论走向成熟。理论走向成熟。理论走向成熟。理论走向成熟。（3 3）发展期（）发展期（）发展期（）发展期（1978-1978-现在）现在）现在）现在）在在在在此此此此期期期期间间间间，专专专专家家家家系系系系统统统统走走走走向向向向应应应应用用用用领领领领域域域域，专专专专家家家家系系系系统统统统的的的的数数数数量量量量增增增增加加加加
9、，仅仅仅仅19871987年年年年研研研研制制制制成成成成功功功功的的的的专专专专家家家家系系系系统统统统就就就就有有有有10001000种。种。种。种。专专专专家家家家系系系系统统统统可可可可以以以以解解解解决决决决的的的的问问问问题题题题一一一一般般般般包包包包括括括括解解解解释释释释、预预预预测测测测、设设设设计计计计、规规规规划划划划、监监监监视视视视、修修修修理理理理、指指指指导导导导和和和和控控控控制制制制等等等等。目目目目前前前前，专专专专家家家家系系系系统统统统已已已已经经经经广广广广泛泛泛泛地地地地应应应应用用用用于于于于医医医医疗疗疗疗诊诊诊诊断断断断、语语语语音音音音识识
10、识识别别别别、图图图图象象象象处处处处理理理理、金金金金融融融融决决决决策策策策、地地地地质质质质勘勘勘勘探探探探、石石石石油油油油化化化化工工工工、教教教教学学学学、军事、计算机设计等领域。军事、计算机设计等领域。军事、计算机设计等领域。军事、计算机设计等领域。2.1.2 专家系统构成专家系统构成专家系统主要由知识库和推理机构成，专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家系统的结构如图2.1所示。所示。知识库知识库知识库知识库规则库规则库规则库规则库数据库数据库数据库数据库推理机推理机推理机推理机解释程序解释程序解释程序解释程序调度程序调度程序调度程序调度程序推理咨询推理咨询推
11、理咨询推理咨询知识获取知识获取知识获取知识获取领域专家领域专家领域专家领域专家专家系统专家系统专家系统专家系统用户用户用户用户专家系统的结构专家系统的结构2.1.3 2.1.3 专家系统的建立专家系统的建立 1 1知识库知识库知识库知识库知识库包含三类知识：知识库包含三类知识：知识库包含三类知识：知识库包含三类知识：（1 1）基于专家经验的判断性规则；）基于专家经验的判断性规则；）基于专家经验的判断性规则；）基于专家经验的判断性规则；（2 2）用于推理、问题求解的控制性规则；）用于推理、问题求解的控制性规则；）用于推理、问题求解的控制性规则；）用于推理、问题求解的控制性规则；（3 3）用用用用
12、于于于于说说说说明明明明问问问问题题题题的的的的状状状状态态态态、事事事事实实实实和和和和概概概概念念念念以以以以及及及及当当当当前前前前的的的的条件和常识等的数据。条件和常识等的数据。条件和常识等的数据。条件和常识等的数据。知知知知识识识识库库库库包包包包含含含含多多多多种种种种功功功功能能能能模模模模块块块块，主主主主要要要要有有有有知知知知识识识识查查查查询询询询、检检检检索索索索、增增增增删删删删、修修修修改改改改和和和和扩扩扩扩充充充充等等等等。知知知知识识识识库库库库通通通通过过过过人人人人机机机机接接接接口口口口与与与与领域专家相沟通，实现知识的获取。领域专家相沟通，实现知识的获
13、取。领域专家相沟通，实现知识的获取。领域专家相沟通，实现知识的获取。2 2 2 2推理机推理机推理机推理机 推推推推理理理理机机机机是是是是用用用用于于于于对对对对知知知知识识识识库库库库中中中中的的的的知知知知识识识识进进进进行行行行推推推推理理理理来来来来得得得得到结论的到结论的到结论的到结论的“思维思维思维思维”机构。推理机包括三种推理方式：机构。推理机包括三种推理方式：机构。推理机包括三种推理方式：机构。推理机包括三种推理方式：（1 1 1 1）正向推理：从原始数据和已知条件得到结论；）正向推理：从原始数据和已知条件得到结论；）正向推理：从原始数据和已知条件得到结论；）正向推理：从原始
14、数据和已知条件得到结论；（2 2 2 2）反反反反向向向向推推推推理理理理：先先先先提提提提出出出出假假假假设设设设的的的的结结结结论论论论，然然然然后后后后寻寻寻寻找找找找支支支支持持持持的证据，若证据存在，则假设成立；的证据，若证据存在，则假设成立；的证据，若证据存在，则假设成立；的证据，若证据存在，则假设成立；（3 3 3 3）双双双双向向向向推推推推理理理理：运运运运用用用用正正正正向向向向推推推推理理理理提提提提出出出出假假假假设设设设的的的的结结结结论论论论，运运运运用反向推理来证实假设。用反向推理来证实假设。用反向推理来证实假设。用反向推理来证实假设。3 3知识的表示知识的表示知
15、识的表示知识的表示 常常常常用用用用的的的的知知知知识识识识表表表表示示示示方方方方法法法法为为为为：产产产产生生生生式式式式规规规规则则则则，框框框框架架架架，语语语语义义义义网网网网络络络络，过过过过程程程程。其其其其中中中中产产产产生生生生式式式式规规规规则则则则是是是是专专专专家家家家系系系系统统统统最最最最流流流流行行行行的的的的表表表表达达达达方方方方法法法法。由由由由产产产产生生生生式式式式规规规规则则则则表表表表示示示示的的的的专专专专家家家家系系系系统统统统又又又又称称称称为基于规则的系统或产生式系统。为基于规则的系统或产生式系统。为基于规则的系统或产生式系统。为基于规则的系
16、统或产生式系统。产生式规则的表达方式为：产生式规则的表达方式为：产生式规则的表达方式为：产生式规则的表达方式为：IFETHENHWITHCF(E,H)IFETHENHWITHCF(E,H)其其其其中中中中，E E表表表表示示示示规规规规则则则则的的的的前前前前提提提提条条条条件件件件，即即即即证证证证据据据据，它它它它可可可可以以以以是是是是单单单单独独独独命命命命题题题题，也也也也可可可可以以以以是是是是复复复复合合合合命命命命题题题题；HH表表表表示示示示规规规规则则则则的的的的结结结结论论论论部部部部分分分分，即即即即假假假假设设设设，也也也也是是是是命命命命题题题题；CFCF（Cert
17、aintyCertaintyFactorFactor）为为为为规规规规则则则则的的的的强强强强度度度度，反反反反映映映映当当当当前前前前提提提提为为为为真真真真时时时时，规规规规则对结论的影响程度。则对结论的影响程度。则对结论的影响程度。则对结论的影响程度。4 4专家系统开发语言专家系统开发语言专家系统开发语言专家系统开发语言（1 1）C C语言，人工智能语言（如语言，人工智能语言（如语言，人工智能语言（如语言，人工智能语言（如PrologProlog，LispLisp等）；等）；等）；等）；（2 2）专专专专家家家家系系系系统统统统开开开开发发发发工工工工具具具具：已已已已经经经经建建建建好
18、好好好的的的的专专专专家家家家系系系系统统统统框框框框架架架架，包包包包括括括括知知知知识识识识表表表表达达达达和和和和推推推推理理理理机机机机。在在在在运运运运用用用用专专专专家家家家系系系系统统统统开开开开发发发发工具开发专家系统时，只需要加入领域知识。工具开发专家系统时，只需要加入领域知识。工具开发专家系统时，只需要加入领域知识。工具开发专家系统时，只需要加入领域知识。5 5专家系统建立步骤专家系统建立步骤专家系统建立步骤专家系统建立步骤（1 1）知识库的设计）知识库的设计）知识库的设计）知识库的设计 确确确确定定定定知知知知识识识识类类类类型型型型：叙叙叙叙述述述述性性性性知知知知识识
19、识识，过过过过程程程程性性性性知知知知识识识识，控控控控制制制制性性性性知识；知识；知识；知识；确定知识表达方法；确定知识表达方法；确定知识表达方法；确定知识表达方法；知知知知识识识识库库库库管管管管理理理理系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计：实实实实现现现现规规规规则则则则的的的的保保保保存存存存、编编编编辑辑辑辑、删除、增加、搜索等功能。删除、增加、搜索等功能。删除、增加、搜索等功能。删除、增加、搜索等功能。（2 2）推理机的设计）推理机的设计）推理机的设计）推理机的设计 选择推理方式；选择推理方式；选择推理方式；选择推理方式；选选选选择择择择推推推推理理理理算算算算法法法法：选选选
20、选择择择择各各各各种种种种搜搜搜搜索索索索算算算算法法法法，如如如如深深深深度度度度优优优优先先先先搜索、广度优先搜索、启发式优先搜索等。搜索、广度优先搜索、启发式优先搜索等。搜索、广度优先搜索、启发式优先搜索等。搜索、广度优先搜索、启发式优先搜索等。（3 3）人）人）人）人 机接口的设计机接口的设计机接口的设计机接口的设计 设设设设计计计计“用用用用户户户户 专专专专家家家家系系系系统统统统接接接接口口口口”：用用用用于于于于咨咨咨咨询询询询理理理理解解解解和和和和结结结结论论论论解释；解释；解释；解释；设设设设计计计计“专专专专家家家家 专专专专家家家家系系系系统统统统接接接接口口口口”：
21、用用用用于于于于知知知知识识识识库库库库扩扩扩扩充充充充及及及及系系系系统维护。统维护。统维护。统维护。第二节第二节 专家控制专家控制 一、概述一、概述 瑞瑞典典学学者者K.J.AstromK.J.Astrom在在19831983年年首首先先把把人人工工智智能能中中的的专专家家系系统统引引入入智智能能控控制制领领域域，于于19861986年年提提出出“专家控制专家控制”的概念，构成一种智能控制方法。的概念，构成一种智能控制方法。专专专专家家家家控控控控制制制制（ExpertExpertControlControl）是是是是智智智智能能能能控控控控制制制制的的的的一一一一个个个个重重重重要要要要
22、分分分分支支支支，又又又又称称称称专专专专家家家家智智智智能能能能控控控控制制制制。所所所所谓谓谓谓专专专专家家家家控控控控制制制制，是是是是将将将将专专专专家家家家系系系系统统统统的的的的理理理理论论论论和和和和技技技技术术术术同同同同控控控控制制制制理理理理论论论论、方方方方法法法法与与与与技技技技术术术术相相相相结结结结合合合合，在在在在未未未未知知知知环环环环境境境境下下下下，仿仿仿仿效效效效专专专专家家家家的的的的经经经经验验验验，实实实实现现现现对对对对系统的控制。系统的控制。系统的控制。系统的控制。专家控制试图在传统控制的基础上专家控制试图在传统控制的基础上专家控制试图在传统控制
23、的基础上专家控制试图在传统控制的基础上“加入加入加入加入”一个一个一个一个富有经验的控制工程师，实现控制的功能，它由知富有经验的控制工程师，实现控制的功能，它由知富有经验的控制工程师，实现控制的功能，它由知富有经验的控制工程师，实现控制的功能，它由知识库和推理机构构成主体框架，通过对控制领域知识库和推理机构构成主体框架，通过对控制领域知识库和推理机构构成主体框架，通过对控制领域知识库和推理机构构成主体框架，通过对控制领域知识（先验经验、动态信息、目标等）的获取与组织，识（先验经验、动态信息、目标等）的获取与组织，识（先验经验、动态信息、目标等）的获取与组织，识（先验经验、动态信息、目标等）的获
24、取与组织，按某种策略及时地选用恰当的规则进行推理输出，按某种策略及时地选用恰当的规则进行推理输出，按某种策略及时地选用恰当的规则进行推理输出，按某种策略及时地选用恰当的规则进行推理输出，实现对实际对象的控制。实现对实际对象的控制。实现对实际对象的控制。实现对实际对象的控制。二、基本原理二、基本原理1结构结构专家控制的基本结构如图专家控制的基本结构如图2.2所示。所示。知识库知识库知识库知识库实时实时实时实时推理机推理机推理机推理机A/DA/D被控被控被控被控对象对象对象对象D/AD/A控制控制控制控制算法库算法库算法库算法库图图2.2 专家控制的结构专家控制的结构2 2功能功能功能功能（1 1
25、）能能能能够够够够满满满满足足足足任任任任意意意意动动动动态态态态过过过过程程程程的的的的控控控控制制制制需需需需要要要要，尤尤尤尤其其其其适适适适用用用用于带有时变、非线性和强干扰的控制；于带有时变、非线性和强干扰的控制；于带有时变、非线性和强干扰的控制；于带有时变、非线性和强干扰的控制；（2 2）控制过程可以利用对象的先验知识；）控制过程可以利用对象的先验知识；）控制过程可以利用对象的先验知识；）控制过程可以利用对象的先验知识；（3 3）通通通通过过过过修修修修改改改改、增增增增加加加加控控控控制制制制规规规规则则则则，可可可可不不不不断断断断积积积积累累累累知知知知识识识识，改进控制性能
26、；改进控制性能；改进控制性能；改进控制性能；（4 4）可可可可以以以以定定定定性性性性地地地地描描描描述述述述控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的性性性性能能能能，如如如如“超超超超调调调调小小小小”、“偏差增大偏差增大偏差增大偏差增大”等；等；等；等；（5 5）对控制性能可进行解释；）对控制性能可进行解释；）对控制性能可进行解释；）对控制性能可进行解释；（6 6）可可可可通通通通过过过过对对对对控控控控制制制制闭闭闭闭环环环环中中中中的的的的单单单单元元元元进进进进行行行行故故故故障障障障检检检检测测测测来来来来获取经验规则。获取经验规则。获取经验规则。获取经验规则。33与专家系统的区别
27、与专家系统的区别与专家系统的区别与专家系统的区别 专专专专家家家家控控控控制制制制引引引引入入入入了了了了专专专专家家家家系系系系统统统统的的的的思思思思想想想想，但但但但与与与与专专专专家家家家系系系系统统统统存在区别：存在区别：存在区别：存在区别：（1 1）专专专专家家家家系系系系统统统统能能能能完完完完成成成成专专专专门门门门领领领领域域域域的的的的功功功功能能能能，辅辅辅辅助助助助用用用用户户户户决决决决策策策策；专专专专家家家家控控控控制制制制能能能能进进进进行行行行独独独独立立立立的的的的、实实实实时时时时的的的的自自自自动动动动决决决决策策策策。专专专专家家家家控控控控制制制制比
28、比比比专专专专家家家家系系系系统统统统对对对对可可可可靠靠靠靠性性性性和和和和抗抗抗抗干干干干扰扰扰扰性性性性有有有有着着着着更更更更高高高高的要求。的要求。的要求。的要求。（2 2）专专专专家家家家系系系系统统统统处处处处于于于于离离离离线线线线工工工工作作作作方方方方式式式式，而而而而专专专专家家家家控控控控制制制制要求在线获取反馈信息，即要求在线工作方式。要求在线获取反馈信息，即要求在线工作方式。要求在线获取反馈信息，即要求在线工作方式。要求在线获取反馈信息，即要求在线工作方式。4.4.知识表示知识表示知识表示知识表示 专专专专家家家家控控控控制制制制将将将将系系系系统统统统视视视视为为
29、为为基基基基于于于于知知知知识识识识的的的的系系系系统统统统，控控控控制制制制系系系系统的知识表示如下：统的知识表示如下：统的知识表示如下：统的知识表示如下：（1 1）受控过程的知识）受控过程的知识）受控过程的知识）受控过程的知识 先验知识：包括问题的类型及开环特性；先验知识：包括问题的类型及开环特性；先验知识：包括问题的类型及开环特性；先验知识：包括问题的类型及开环特性；动态知识：包括中间状态及特性变化。动态知识：包括中间状态及特性变化。动态知识：包括中间状态及特性变化。动态知识：包括中间状态及特性变化。（2 2）控制、辨识、诊断知识）控制、辨识、诊断知识）控制、辨识、诊断知识）控制、辨识、
30、诊断知识 定量知识：各种算法；定量知识：各种算法；定量知识：各种算法；定量知识：各种算法；定性知识：各种经验、逻辑、直观判断。定性知识：各种经验、逻辑、直观判断。定性知识：各种经验、逻辑、直观判断。定性知识：各种经验、逻辑、直观判断。按按按按照照照照专专专专家家家家系系系系统统统统知知知知识识识识库库库库的的的的结结结结构构构构，有有有有关关关关知知知知识识识识可可可可以以以以分分分分类类类类组组组组织织织织，形形形形成成成成数数数数据据据据库库库库和和和和规规规规则则则则库库库库，从从从从而而而而构构构构成成成成专家控制系统的知识源。专家控制系统的知识源。专家控制系统的知识源。专家控制系统的
31、知识源。数据库包括：数据库包括：数据库包括：数据库包括：事事事事实实实实已已已已知知知知的的的的静静静静态态态态数数数数据据据据。例例例例如如如如传传传传感感感感器器器器测测测测量量量量误误误误差差差差、运运运运行行行行阈阈阈阈值值值值、报报报报警警警警阈阈阈阈值值值值、操操操操作作作作序序序序列列列列的的的的约约约约束束束束条条条条件件件件、受受受受控控控控过程的单元组态等；过程的单元组态等；过程的单元组态等；过程的单元组态等；证证证证据据据据测测测测量量量量到到到到的的的的动动动动态态态态数数数数据据据据。例例例例如如如如传传传传感感感感器器器器的的的的输输输输出出出出值值值值、仪仪仪仪器
32、器器器仪仪仪仪表表表表的的的的测测测测试试试试结结结结果果果果等等等等。证证证证据据据据的的的的类类类类型型型型是是是是各各各各异异异异的的的的，常常常常常常常常带带带带有有有有噪噪噪噪声声声声、延延延延迟迟迟迟，也也也也可可可可能能能能是是是是不不不不完完完完整整整整的的的的，甚甚甚甚至至至至相相相相互互互互之间有冲突；之间有冲突；之间有冲突；之间有冲突；假假假假设设设设由由由由事事事事实实实实和和和和证证证证据据据据推推推推导导导导的的的的中中中中间间间间结结结结果果果果，作作作作为为为为当当当当前前前前事事事事实实实实集集集集合合合合的的的的补补补补充充充充。例例例例如如如如，通通通通过
33、过过过各各各各种种种种参参参参数数数数估估估估计计计计算算算算法推得的状态估计等；法推得的状态估计等；法推得的状态估计等；法推得的状态估计等；目目目目标标标标系系系系统统统统的的的的性性性性能能能能指指指指标标标标。例例例例如如如如对对对对稳稳稳稳定定定定性性性性的的的的要要要要求求求求，对对对对静静静静态态态态工工工工作作作作点点点点的的的的寻寻寻寻优优优优、对对对对现现现现有有有有控控控控制制制制规规规规律律律律是是是是否否否否需需需需要要要要改改改改进进进进的的的的判判判判断断断断等等等等。目目目目标标标标既既既既可可可可以以以以是是是是预预预预定定定定的的的的，也也也也可可可可以以以以
34、是是是是根据外部命令或内部运行状况在线地动态建立的。根据外部命令或内部运行状况在线地动态建立的。根据外部命令或内部运行状况在线地动态建立的。根据外部命令或内部运行状况在线地动态建立的。专家控制的规则库一般采用产生式规则表示：专家控制的规则库一般采用产生式规则表示：专家控制的规则库一般采用产生式规则表示：专家控制的规则库一般采用产生式规则表示：IFIF控制局势（事实和数据）控制局势（事实和数据）控制局势（事实和数据）控制局势（事实和数据）THENTHEN操作结论操作结论操作结论操作结论由多条产生式规则构成规则库。由多条产生式规则构成规则库。由多条产生式规则构成规则库。由多条产生式规则构成规则库。
35、55分类分类分类分类 按按按按专专专专家家家家控控控控制制制制在在在在控控控控制制制制系系系系统统统统中中中中的的的的作作作作用用用用和和和和功功功功能能能能，可可可可将将将将专家控制器分为以下两种类型：专家控制器分为以下两种类型：专家控制器分为以下两种类型：专家控制器分为以下两种类型：(1)(1)直接型专家控制器直接型专家控制器直接型专家控制器直接型专家控制器 直直直直接接接接专专专专家家家家控控控控制制制制器器器器用用用用于于于于取取取取代代代代常常常常规规规规控控控控制制制制器器器器，直直直直接接接接控控控控制制制制生生生生产产产产过过过过程程程程或或或或被被被被控控控控对对对对象象象象
36、。具具具具有有有有模模模模拟拟拟拟（或或或或延延延延伸伸伸伸，扩扩扩扩展展展展）操操操操作作作作工工工工人人人人智智智智能能能能的的的的功功功功能能能能。该该该该控控控控制制制制器器器器的的的的任任任任务务务务和和和和功功功功能能能能相相相相对对对对比比比比较较较较简简简简单单单单，但但但但是是是是需需需需要要要要在在在在线线线线、实实实实时时时时控控控控制制制制。因因因因此此此此，其其其其知知知知识识识识表表表表达达达达和和和和知知知知识识识识库库库库也也也也较较较较简简简简单单单单，通通通通常常常常由由由由几几几几十十十十条条条条产产产产生生生生式式式式规规规规则则则则构构构构成成成成，以
37、以以以便于增删和修改。便于增删和修改。便于增删和修改。便于增删和修改。直接型专家控制器的示意图见图中的虚线所示。直接型专家控制器的示意图见图中的虚线所示。直接型专家控制器的示意图见图中的虚线所示。直接型专家控制器的示意图见图中的虚线所示。知识库知识库知识库知识库信息获信息获信息获信息获取与处取与处取与处取与处理理理理推推推推 理理理理机机机机 构构构构被被被被 控控控控对对对对 象象象象传感器传感器传感器传感器控制控制控制控制规则规则规则规则库库库库直接型直接型直接型直接型专家控制器专家控制器专家控制器专家控制器图图直接型专家控制器直接型专家控制器(2)(2)间接型专家控制器间接型专家控制器间
38、接型专家控制器间接型专家控制器 间间间间接接接接型型型型专专专专家家家家控控控控制制制制器器器器用用用用于于于于和和和和常常常常规规规规控控控控制制制制器器器器相相相相结结结结合合合合，组组组组成成成成对对对对生生生生产产产产过过过过程程程程或或或或被被被被控控控控对对对对象象象象进进进进行行行行间间间间接接接接控控控控制制制制的的的的智智智智能能能能控控控控制制制制系系系系统统统统。具具具具有有有有模模模模拟拟拟拟（或或或或延延延延伸伸伸伸，扩扩扩扩展展展展）控控控控制制制制工工工工程程程程师师师师智智智智能能能能的的的的功功功功能能能能。该该该该控控控控制制制制器器器器能能能能够够够够实实
39、实实现现现现优优优优化化化化适适适适应应应应、协协协协调调调调、组组组组织织织织等等等等高高高高层层层层决决决决策策策策的的的的智智智智能能能能控控控控制制制制。按按按按照照照照高高高高层层层层决决决决策策策策功功功功能能能能的的的的性性性性质，间接型专家控制器可分为以下几种类型：质，间接型专家控制器可分为以下几种类型：质，间接型专家控制器可分为以下几种类型：质，间接型专家控制器可分为以下几种类型：优优优优化化化化型型型型专专专专家家家家控控控控制制制制器器器器：是是是是基基基基于于于于最最最最优优优优控控控控制制制制专专专专家家家家的的的的知知知知识识识识和和和和经经经经验验验验的的的的总总
40、总总结结结结和和和和运运运运用用用用。通通通通过过过过设设设设置置置置整整整整定定定定值值值值、优优优优化化化化控控控控制参数或控制器，实现控制器的静态或动态优化。制参数或控制器，实现控制器的静态或动态优化。制参数或控制器，实现控制器的静态或动态优化。制参数或控制器，实现控制器的静态或动态优化。适适适适应应应应型型型型专专专专家家家家控控控控制制制制器器器器：是是是是基基基基于于于于自自自自适适适适应应应应控控控控制制制制专专专专家家家家的的的的知知知知识识识识和和和和经经经经验验验验的的的的总总总总结结结结和和和和运运运运用用用用。根根根根据据据据现现现现场场场场运运运运行行行行状状状状态态
41、态态和和和和测测测测试试试试数数数数据据据据，相相相相应应应应地地地地调调调调整整整整控控控控制制制制规规规规律律律律，校校校校正正正正控控控控制制制制参参参参数数数数，修修修修改改改改整整整整定定定定值值值值或或或或控控控控制制制制器器器器，适适适适应应应应生生生生产产产产过过过过程程程程、对对对对象象象象特特特特性性性性或或或或环环环环境条件的漂移和变化。境条件的漂移和变化。境条件的漂移和变化。境条件的漂移和变化。协协协协调调调调型型型型专专专专家家家家控控控控制制制制器器器器：是是是是基基基基于于于于协协协协调调调调控控控控制制制制专专专专家家家家和和和和调调调调度度度度工工工工程程程程
42、师师师师的的的的知知知知识识识识和和和和经经经经验验验验的的的的总总总总结结结结和和和和运运运运用用用用。用用用用以以以以协协协协调调调调局局局局部部部部控控控控制制制制器器器器或或或或各各各各子子子子控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的运运运运行行行行，实实实实现现现现大大大大系系系系统统统统的的的的全全全全局稳定和优化。局稳定和优化。局稳定和优化。局稳定和优化。组组组组织织织织型型型型专专专专家家家家控控控控制制制制器器器器：是是是是基基基基于于于于控控控控制制制制工工工工程程程程的的的的组组组组织织织织管管管管理理理理专专专专家家家家或或或或总总总总设设设设计计计计师师师师的的的的知
43、知知知识识识识和和和和经经经经验验验验的的的的总总总总结结结结和和和和运运运运用用用用。用用用用以以以以组组组组织织织织各各各各种种种种常常常常规规规规控控控控制制制制器器器器，根根根根据据据据控控控控制制制制任任任任务务务务的的的的目目目目标标标标和和和和要要要要求，构成所需要的控制系统。求，构成所需要的控制系统。求，构成所需要的控制系统。求，构成所需要的控制系统。间间间间接接接接型型型型专专专专家家家家控控控控制制制制器器器器可可可可以以以以在在在在线线线线或或或或离离离离线线线线运运运运行行行行。通通通通常常常常，优优优优化化化化型型型型、适适适适应应应应型型型型需需需需要要要要在在在在
44、线线线线、实实实实时时时时、联联联联机机机机运运运运行行行行。协协协协调调调调型型型型、组组组组织织织织型型型型可可可可以以以以离离离离线线线线、非非非非实实实实时时时时运运运运行行行行，作作作作为为为为相相相相应应应应的的的的计计计计算机辅助系统。算机辅助系统。算机辅助系统。算机辅助系统。间接型专家控制器的示意图如图所示。间接型专家控制器的示意图如图所示。间接型专家控制器的示意图如图所示。间接型专家控制器的示意图如图所示。专家控制专家控制专家控制专家控制器器器器被被被被 控控控控对对对对 象象象象传感器传感器传感器传感器控制算法控制算法控制算法控制算法特征提取特征提取特征提取特征提取图图图图
45、 间接型专家控制器间接型专家控制器间接型专家控制器间接型专家控制器三、专家控制的关键技术及特点三、专家控制的关键技术及特点1 1专家控制的关键技术专家控制的关键技术专家控制的关键技术专家控制的关键技术(1)(1)知识的表达方法；知识的表达方法；知识的表达方法；知识的表达方法；(2)(2)从传感器中识别和获取定量的控制信号；从传感器中识别和获取定量的控制信号；从传感器中识别和获取定量的控制信号；从传感器中识别和获取定量的控制信号；(3)(3)将定性知识转化为定量的控制信号；将定性知识转化为定量的控制信号；将定性知识转化为定量的控制信号；将定性知识转化为定量的控制信号；(4)(4)控制知识和控制规
46、则的获取。控制知识和控制规则的获取。控制知识和控制规则的获取。控制知识和控制规则的获取。2 2专家控制的特点专家控制的特点专家控制的特点专家控制的特点（1 1）灵灵灵灵活活活活性性性性：根根根根据据据据系系系系统统统统的的的的工工工工作作作作状状状状态态态态及及及及误误误误差差差差情情情情况况况况，可可可可灵活地选取相应的控制律；灵活地选取相应的控制律；灵活地选取相应的控制律；灵活地选取相应的控制律；（2 2）适适适适应应应应性性性性：能能能能根根根根据据据据专专专专家家家家知知知知识识识识和和和和经经经经验验验验，调调调调整整整整控控控控制制制制器器器器的参数，适应对象特性及环境的变化；的参
47、数，适应对象特性及环境的变化；的参数，适应对象特性及环境的变化；的参数，适应对象特性及环境的变化；（3 3）鲁鲁鲁鲁棒棒棒棒性性性性：通通通通过过过过利利利利用用用用专专专专家家家家规规规规则则则则，系系系系统统统统可可可可以以以以在在在在非非非非线线线线性、大偏差下可靠地工作。性、大偏差下可靠地工作。性、大偏差下可靠地工作。性、大偏差下可靠地工作。第三节第三节 专家专家PID控制控制一、专家一、专家PIDPID控制原理控制原理 PIDPID专专专专家家家家控控控控制制制制的的的的实实实实质质质质是是是是，基基基基于于于于受受受受控控控控对对对对象象象象和和和和控控控控制制制制规规规规律律律律
48、的的的的各各各各种种种种知知知知识识识识，无无无无需需需需知知知知道道道道被被被被控控控控对对对对象象象象的的的的精精精精确确确确模模模模型型型型，利利利利用用用用专专专专家家家家经经经经验验验验来来来来设设设设计计计计PIDPID参参参参数数数数。专专专专家家家家PIDPID控控控控制制制制是是是是一一一一种直接型专家控制器。种直接型专家控制器。种直接型专家控制器。种直接型专家控制器。典典典典型型型型的的的的二二二二阶阶阶阶系系系系统统统统单单单单位位位位阶阶阶阶跃跃跃跃响响响响应应应应误误误误差差差差曲曲曲曲线线线线如如如如图图图图所所所所示。对于典型的二阶系统阶跃响应过程作如下分析。示。
49、对于典型的二阶系统阶跃响应过程作如下分析。示。对于典型的二阶系统阶跃响应过程作如下分析。示。对于典型的二阶系统阶跃响应过程作如下分析。图图图图 典型二阶系统单位阶跃响应误差曲线典型二阶系统单位阶跃响应误差曲线典型二阶系统单位阶跃响应误差曲线典型二阶系统单位阶跃响应误差曲线令令令令表示离散化的当前采样时刻的误差值，表示离散化的当前采样时刻的误差值，表示离散化的当前采样时刻的误差值，表示离散化的当前采样时刻的误差值，和和和和 分分分分别别别别表表表表示示示示前前前前一一一一个个个个和和和和前前前前两两两两个个个个采采采采样样样样时刻的误差值，则有时刻的误差值，则有时刻的误差值，则有时刻的误差值，则
50、有 根根根根据据据据误误误误差差差差及及及及其其其其变变变变化化化化，可可可可设设设设计计计计专专专专家家家家PIDPID控控控控制制制制器器器器，该该该该控控控控制器可分为以下五种情况进行设计：制器可分为以下五种情况进行设计：制器可分为以下五种情况进行设计：制器可分为以下五种情况进行设计：（1 1）当当当当 时时时时，说说说说明明明明误误误误差差差差的的的的绝绝绝绝对对对对值值值值已已已已经经经经很很很很大大大大。不不不不论论论论误误误误差差差差变变变变化化化化趋趋趋趋势势势势如如如如何何何何，都都都都应应应应考考考考虑虑虑虑控控控控制制制制器器器器的的的的输输输输出出出出应应应应按按按按最