民航飞机航电设备故障检测与诊断：专家系统诊断方法PPT教学课件.pptx
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7.1专家系统基础
7.2专家系统的知识获取与知识表示
7.3专家系统的推理方式与控制策略
7.4基于CLIPS的飞机电气系统专家系统案例
6.5本章小结;
7.1
专家系统基础;
专家系统（ExpertSystem），定义为一种模拟人类专家解决领域问题的智能计算机程序系统，其内
部包含有大量某个领域专家水平的知识和经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域的问题。这种计算机程序能够运用知识及推理过程，解决那些只有人类专家才能够解决的复杂问题。称为“专家”的必备条件：一是拥有丰富的专业知识；二是具有独特的分析问题和解决问题的方法。;
建立一个专家系统，应使计算机能够尽可
能模拟人类专家解决某些实际问题的决策过程，主要指人类专家运用他们的专业知识和经验来解决所面临问题的策略及步骤。一个专家系统结构至少要包含五个组成部分（见图7.1），即：知识库、知识管理系统、数据库、推理机、解释器和人机接口。;
①知识库（Knowledge
Base）;
⑥知识管理系统
（Knowledge
ManagementSystem）;
②透明性。;;
类型;;;
7.2
专家系统的知
识获取与知识
表示;
理论知识;;;
2．专家系统的知识表示
获取的知识必须表示成
某种形式，才能把知识
记录下来。;
数据层：数据可以定义为“客观事物的属性、数量、位置及其相互关系的抽象表示”。;
公共知识;
陈述性知识;
6．知识的产生式规则表示
有时也简称为产生式，或简称为
规则。;
②数据库;
产生式系统的规则解释程序以循环方式进行操作，这种循环称为“识别-作用”循环。每次
“识别-作用”循环可分为三步：匹配、冲突消解和执行。
在进行匹配时，若规则的条件部分和数据库中的事实是用符号串来表示的，则匹配就是简单的符号串比较。若规则的条件部分是一个含有变量的数学表达式，这时匹配就是从数据库中找到表达式中各变量的值，并经过数学运算后判断该表达式是否为真，若为真，则匹配成功，这种匹配是一种广义匹配。当一条规则的条件部分与数据库匹配成功时，称该规则被激活，规??解释程序即执行该规则。;;
产生式系统有多种控制策略，不同的产生式系统可以采用不同的控制策略，产生式系统之间的
区别主要就体现在控制策略方面。对于一般问题求解的产生式系统，若不加限制，它就必须采用非常复杂的控制策略来解决模式匹配、冲突消解及回溯等问题。目前，多数基于规则的专家系统都是通过对所用产生式系统做一些限制来降低控制策略的复杂性，但这种限制往往对系统的问题求解能力没有太大影响。;
①模块化。;
①推理效率可能较低。;
所以产生式系统适合于具有经验知识的故障诊断领域，而且对于小规模的问题其优点较明显，
当规则数目较大时，其缺点较突出。因此，必须对知识库和数据库的结构做改进，才能使之适应较复杂的问题求解。;
7.3
专家系统的推
理方式与控制
策略;
确定知识的运用
确定知识的选择;
基本思想;
基本思想;
③混合推理。正向推理和反向推理是控制策略中两种极端的方法，各有其优缺点。正向推理的
主要缺点是推理盲目；反向推理的主要缺点是初始目标的选择盲目。解决这些问题的有效办法是将正向推理和反向推理结合起来使用，即混合推理。;
7.4
基于CLIPS的
飞机电气系统专家系统案例;
1．CLIPS系统简介
具有可移植性高、成本低和
易于与外部系统集成的特点。;
该专家系统软件可以运行在Android系统
上，应用程序分为故障诊断界面程序和
CLIPS推理机库程序两部分。;
为了保证知识库知识覆盖的完整性和高效率，飞机电气系统故障诊断规则集合同时采用两种
方法建立。一种是根据飞机维护手册和线路手册，按照飞机电气系统的架构建立故障树，然后再将故障树转化为规则编码。假设以故障FaultA为顶事件的故障树中，有3个基本事件（Fact1、Fact2和Fact3）为所有可能的故障源，则确认Fact1为故障源需要以下3个事实作为左边条件：①FaultA存在；②Fact2不成立；③Fact3不成立。这条规则用CLIPS语言编码如下：;;;
该专家系统设计了基于规则的故障树生成和修
剪技术。考虑到故障树实际上是根据系统结构以及信号交联等信息建立起来的，因此用事实直接描述这些知识，设计故障树的建立规则和删减规则，根据故障现象和系统状态参数动态建立故障树，并根据故障树节点的特性选择最优的故障树删减顺序。
经验知识则直接编码为优先进行故障树删减的步骤，从而和系统知识有机地融合在一起，起到提