專家控制系統

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專家控制系統（Expert Control System，ECS）

　　專家控制系統它已廣泛應用於故障診斷、工業設計和過程式控制制，為解決工業控制難題提供一種新的方法，是實現工業過程式控制制的重要技術。

　　（1）運行可靠性高

　　對於某些特別的裝置或系統，如果不採用專家控制器來取代常規控制器，那麼，整個控制系統將變得非常複雜，尤其是其硬體結構。其結果使系統的可靠性大為下降。因此，對專家控制器提出較高的運行可靠性要求。它通常具有方便的監控能力。

　　（2）決策能力強

　　決策是基於知識的控制系統的關鍵能力之一。大多數專家控制系統要求具有不同水平的決策能力。專家控制系統能夠處理不確定性、不完全性和不精確性之類的問題，這些問題難以用常規控制方法解決。

　　（3）應用通用性好

　　應用的通用性包括易於開發、示例多樣性、便於混合知識表示、全局資料庫的活動維數、基本硬體的機動性、多種推理機制以及開放式的可擴充結構等。

　　（4）控制與處理的靈活性

　　這個原則包括控制策略的靈活性、數據管理的靈活性、經驗表示的靈活性、解釋說明的靈活性、模式匹配的靈活性以及過程連接的靈活性等。

　　（5）擬人能力

　　專家控制系統的控制水平必須達到人類專家的水準。

　　（1）模型描述的多樣性

　　所謂模型描述的多樣性原則是指在設計過程中，對被控對象和控制器的模型應採用多樣化的描述形式，不應拘泥於單純的解析模型。如：離散事件模型、模糊模型、規則模型、基於模型的模型等。

　　總之，在專家式控制器的設計過程中，應根據不同情況選擇一種或幾種恰當的描述方式，以求更好地反映過程特性，增強系統的信息處理能力。

　　（2）線上處理的靈巧性

　　智能控制系統的重要特征之一就是能夠以有用的方式來劃分和構造信息。在設計專家式控制器時應十分註意對過程線上信息的處理與利用。在信息存儲方面，應對那些對作出控制決策有意義的特征信息進行記憶，對於過時的信息則應加以遺忘；在信息處理方面，應把數值計算與符號運算結合起來；在信息利用方面，應對各種反映過程特性的特征信息加以抽取和利用，不要僅限於誤差和誤差的一階導數。靈活地處理與利用線上信息將提高系統的信息處理能力和決策水平。

　　（3）控制決策的靈巧性

　　控制策略的靈活性是設計專家式控制器所應遵循的一條重要原則。工業對象本身的時變性與不確定性以及現場干擾的隨機性，要求控制器採用不同形式的開環與閉環控制策略，並能通過線上獲取的信息靈活地修改控制策略或控制參數，以保證獲得優良的控製品質。此外，專家式控制器中還應設計異常情況處理的適應性策略，以增強系統的應變能力。

　　（4）決策機構的遞階性

　　人的神經系統是由大腦、小腦、腦乾、脊髓組成的一個分層遞階決策系統。以仿智為核心的智能控制，其控制器的設計必然要體現分層遞階的原則，即根據智能水平的不同層次構成分級遞階的決策機構。

　　（5）推理與決策的實時性

　　對於設計用於工業過程的專家式控制器，這一原則必不可少。這就要求知識庫的規模不宜過大，推理機構應儘可能簡單，以滿足工業過程的實時性要求。

　　由於專家式控制器在模型的描述上採用多種形式，就必然導致其實現方法的多樣性。雖然構造專家式控制器的具體方法各不相同，但歸結起來，其實現方法可分為兩類：一類是保留控制專家系統的結構特征，但其知識庫的規模小，推理機構簡單；另一類是以某種控制演算法(例如PID演算法)為基礎，引入專家系統技術，以提高原控制器的決策水平。專家式控制器雖然功能不如專家系統完善，但結構較簡單，研製周期短，實時性好，具有廣闊的應用前景.

　　目前在國內化工應用的專家控制系統基本停留於理論研究階段，實驗性的比較多，長期使用比較少。雖然國外大型化工企業應用已有所突破，但未產業化。