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数控卷板机床故障诊断系统的基本组成

发布时间:2022/10/24
            数控卷板机床故障诊断系统的基本组成
  专家系统是人工智能理论与技术研究的一个分支,是应用专家的知识与推理方法求解复杂实际问题的一种人工智能软件。它具有权威性知识,具备自学习功能,并且能够采用一定的策略,运用专家知识进行推理。在推理过程中,专家系统从数据库出发,调用知识库中的相应知识,经过推理机制获得所需的结果。
  Feighbaum教授认为,专家系统是一种智能的计算机程序,这种计算机程序使用知识与推理过程,求解那些需要杰出人物(专家)的知识才能求解的高难度问题。为了完成专家系统的基本功能,一个数控卷板机床故障诊断专家系统至少要包含知识库、推理机及人机接口三个组成部分,其结构如图10所示。图10反映了专家系统最简单的工作原理:在知识库创建和维护阶段,领域专家与知识工程师合作,通过人机接口对知识库进行操作;在推理阶段,用户也是通过人机接口将研究对象信息传送给推理机,推理机根据推理过程的需要,检索知识库中的各条知识或继续向用户要研究对象信息,推理结果也通过人机接口返回给用户。
  一个专家系统应具有启发性、透明性和灵活性。
  (1)启发性一个专家系统的知识库中不仅要有逻辑性知识,还要求能包含启发性知识。所谓逻辑性知识是指能够确保其准确无误的知识,通常是一些常识性知识;启发性知识是指领域专家所掌握的一些专业知识,它们通常没有严谨的理论依据,很难保证其普遍正确性,正是因为使用了启发性知识,才使得专家系统在工作时会出错。
  (2)透明性能向用户解释其推理过程,还能会使其回答用户提出的一些关于其自身的问题。一个专家系统的解释能力是衡量其水平的重要因素。
  (3)灵活性专家系统知识库中的知识应便于修改和补充,由于知识的获取是专家系统设计时的“瓶颈"问题,故其实现也是一个难点。
  这些特性实际上就是设计专家系统时的要求,因此对于一个成熟的数控卷板机床故障诊断专家系统来说,为了实现这些要求,还必须在上面三个基本组成部分上增加另外三个组成部分:全局数据库、知识获取部分和解释部分。图11给出了专家系统六个基本组成部分:知识库、推理机、人机接口、知识获取子系统、解释子系统、全局数据库。
  
  图10专家系统的最基本结构 图11专家系统的一般结构
  (1)知识库包含所要解决问题领域中的大量事实和规则,是领域知识及该专家系统工作时所需的一般常识性知识的集合。这些知识可以用一种或几种知识表示方法来表示,知识表示方法决定着知识库的组织结构并直接影响整个系统的工作效率;知识库是一个独立实体,应易于存入新的知识而且不和已有的知识互相发生干扰,它内存的知识通过程序来提取和管理。
  (2)推理机是专家系统的组织控制机构,它根据当前的输入数据(如设备运行时的各种特征),运用知识库中的知识,按一定的策略进行推理,以达到要求的目标。在推理机的作用下,一般用户能够如同领域专家一样解决某一领域的困难问题。
  (3)全局数据库又称为工作存储器或动态数据库,是用于储存所研究问题领域内原始特征数据的信息、推理过程中得到的各种中间信息和解决问题后输出结果信息的储存器。
  (4)知识获取子系统是专家系统和领域专家、知识工程师的接口,通过它与领域专家和知识工程师的交互,使知识库不仅可以获得知识,而且可使知识库中的知识得到不断的修改、充实和提炼,从而使系统的性能得到不断地改善。
  (5)解释子系统能够解释推理过程的路线和需要询问的特征信息数据,还可以解释推理得到的确定性结论,使用户更容易接受系统整个推理过程和所得出的结论,同时也为系统的维护和专家经验知识的传授提供方便。
  (6)人机接口有时又称为用户界面,是用户和专家系统之间进行信息交换的媒介,它常常以熟悉的手段(如自然语言、图形、表格等)与用户进行交互,既要把用户信息输入的信息转换成系统的内部表示形式,然后由相应的部件去处理,又要把系统内部的信息显示给用户。优美、友好的用户界面是专家系统的重要组成部分。
  具有一般结构的数控卷板机床故障诊断专家系统工作原理大致为:在知识库创建和维护阶段,知识获取子系统在领域专家和知识工程师的指导下,将专家知识、研究对象的结构知识等存放于知识库中或对知识库进行增加、删除和修改等维护工作。在推理阶段,用户通过人机接口将研究对象的信息传送给推理机,推理机根据推理过程的需要,对知识库中的各条知识及全局数据库中的各项事实进行搜索或继续向用户索要信息。最后,推理结果也通过人机接口返回给用户。如需要,解释子系统可调用知识库中的知识和全局数据库中的事实对推理结果和推理过程中用户提出的问题作出合理的解释。
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