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數控卷板機床故障診斷系統的基本組成 |
| 發布時間：2022/10/24 |
數控卷板機床故障診斷系統的基本組成
專家系統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，專家系統從數據庫出發，調用知識庫中的相應知識，經過推理機制獲得所需的結果。
Feighbaum教授認為，專家系統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。為了完成專家系統的基本功能，一個數控卷板機床故障診斷專家系統至少要包含知識庫、推理機及人機接口三個組成部分，其結構如圖10所示。圖10反映了專家系統最簡單的工作原理：在知識庫創建和維護階段，領域專家與知識工程師合作，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，推理機根據推理過程的需要，檢索知識庫中的各條知識或繼續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。
一個專家系統應具有啟發性、透明性和靈活性。
(1)啟發性一個專家系統的知識庫中不僅要有邏輯性知識，還要求能包含啟發性知識。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；啟發性知識是指領域專家所掌握的一些專業知識，它們通常沒有嚴謹的理論依據，很難保證其普遍正確性，正是因為使用了啟發性知識，才使得專家系統在工作時會出錯。
(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。一個專家系統的解釋能力是衡量其水平的重要因素。
(3)靈活性專家系統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設計時的“瓶頸"問題，故其實現也是一個難點。
這些特性實際上就是設計專家系統時的要求，因此對于一個成熟的數控卷板機床故障診斷專家系統來說，為了實現這些要求，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：全局數據庫、知識獲取部分和解釋部分。圖11給出了專家系統六個基本組成部分：知識庫、推理機、人機接口、知識獲取子系統、解釋子系統、全局數據庫。
 
圖10專家系統的最基本結構 圖11專家系統的一般結構
(1)知識庫包含所要解決問題領域中的大量事實和規則，是領域知識及該專家系統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生干擾，它內存的知識通過程序來提取和管理。
(2)推理機是專家系統的組織控制機構，它根據當前的輸入數據(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專家一樣解決某一領域的困難問題。
(3)全局數據庫又稱為工作存儲器或動態數據庫，是用于儲存所研究問題領域內原始特征數據的信息、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)知識獲取子系統是專家系統和領域專家、知識工程師的接口，通過它與領域專家和知識工程師的交互，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，從而使系統的性能得到不斷地改善。
(5)解釋子系統能夠解釋推理過程的路線和需要詢問的特征信息數據，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整個推理過程和所得出的結論，同時也為系統的維護和專家經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換成系統的內部表示形式，然后由相應的部件去處理，又要把系統內部的信息顯示給用戶。優美、友好的用戶界面是專家系統的重要組成部分。
具有一般結構的數控卷板機床故障診斷專家系統工作原理大致為：在知識庫創建和維護階段，知識獲取子系統在領域專家和知識工程師的指導下，將專家知識、研究對象的結構知識等存放于知識庫中或對知識庫進行增加、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，推理機根據推理過程的需要，對知識庫中的各條知識及全局數據庫中的各項事實進行搜索或繼續向用戶索要信息。最后，推理結果也通過人機接口返回給用戶。如需要，解釋子系統可調用知識庫中的知識和全局數據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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