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數(shù)控卷板機(jī)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(jī)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(shù)研究的一個分支，是應(yīng)用專家的知識與推理方法求解復(fù)雜實際問題的一種人工智能軟件。它具有權(quán)威性知識，具備自學(xué)習(xí)功能，并且能夠采用一定的策略，運(yùn)用專家知識進(jìn)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(yīng)知識，經(jīng)過推理機(jī)制獲得所需的結(jié)果。
Feighbaum教授認(rèn)為，專家系統(tǒng)是一種智能的計算機(jī)程序，這種計算機(jī)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(jī)床故障診斷專家系統(tǒng)至少要包含知識庫、推理機(jī)及人機(jī)接口三個組成部分，其結(jié)構(gòu)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(hù)階段，領(lǐng)域?qū)＜遗c知識工程師合作，通過人機(jī)接口對知識庫進(jìn)行操作；在推理階段，用戶也是通過人機(jī)接口將研究對象信息傳送給推理機(jī)，推理機(jī)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(jié)果也通過人機(jī)接口返回給用戶。
一個專家系統(tǒng)應(yīng)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(zhǔn)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(lǐng)域?qū)＜宜莆盏囊恍I(yè)知識，它們通常沒有嚴(yán)謹(jǐn)?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(guān)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(yīng)便于修改和補(bǔ)充，由于知識的獲取是專家系統(tǒng)設(shè)計時的“瓶頸"問題，故其實現(xiàn)也是一個難點(diǎn)。
這些特性實際上就是設(shè)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(jī)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?jǐn)?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(jī)、人機(jī)接口、知識獲取子系統(tǒng)、解釋子系統(tǒng)、全局?jǐn)?shù)據(jù)庫。
 
圖10專家系統(tǒng)的最基本結(jié)構(gòu) 圖11專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)
(1)知識庫包含所要解決問題領(lǐng)域中的大量事實和規(guī)則，是領(lǐng)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(jié)構(gòu)并直接影響整個系統(tǒng)的工作效率；知識庫是一個獨(dú)立實體，應(yīng)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(jī)是專家系統(tǒng)的組織控制機(jī)構(gòu)，它根據(jù)當(dāng)前的輸入數(shù)據(jù)(如設(shè)備運(yùn)行時的各種特征)，運(yùn)用知識庫中的知識，按一定的策略進(jìn)行推理，以達(dá)到要求的目標(biāo)。在推理機(jī)的作用下，一般用戶能夠如同領(lǐng)域?qū)＜乙粯咏鉀Q某一領(lǐng)域的困難問題。
(3)全局?jǐn)?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(lǐng)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(jié)果信息的儲存器。
(4)知識獲取子系統(tǒng)是專家系統(tǒng)和領(lǐng)域?qū)＜?、知識工程師的接口，通過它與領(lǐng)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(jié)論，使用戶更容易接受系統(tǒng)整個推理過程和所得出的結(jié)論，同時也為系統(tǒng)的維護(hù)和專家經(jīng)驗知識的傳授提供方便。
(6)人機(jī)接口有時又稱為用戶界面，是用戶和專家系統(tǒng)之間進(jìn)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(jìn)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(yīng)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(jié)構(gòu)的數(shù)控卷板機(jī)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(hù)階段，知識獲取子系統(tǒng)在領(lǐng)域?qū)＜液椭R工程師的指導(dǎo)下，將專家知識、研究對象的結(jié)構(gòu)知識等存放于知識庫中或?qū)χR庫進(jìn)行增加、刪除和修改等維護(hù)工作。在推理階段，用戶通過人機(jī)接口將研究對象的信息傳送給推理機(jī)，推理機(jī)根據(jù)推理過程的需要，對知識庫中的各條知識及全局?jǐn)?shù)據(jù)庫中的各項事實進(jìn)行搜索或繼續(xù)向用戶索要信息。最后，推理結(jié)果也通過人機(jī)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?jǐn)?shù)據(jù)庫中的事實對推理結(jié)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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