故障诊断专家系统架构优化探讨

当前比较典型的ES一般由知识源、推理机、解释系统及知识获取系统等组成，其结构如图4-1所示。

图4-1 专家系统结构框图

ES各部分的功能如下：

1）知识源（Knowledge Source，KS）。知识源包括知识库（Knowledge Base，KB）、模型库（Model Base，MB）和数据库（Data Base，DB）。KB是专家知识、专家经验、书本知识、公理、定理、规则的存储单元。KB的结构取决于知识表示方式，一般有：逻辑表示，语义网络表示、规则表示、特性表示、框架表示和子程序表示等。存储在KB中的知识可分为两大类：一类为事件型知识（Fact），另一类为功能性知识（Heuristic Knowledge）。MB存储着系统相应的数学模型用于状态和机理分析以及科学计算。DB存放着系统特征的当前数据、永久数据以及通过自学习形成的新数据。

2）推理机（Inference Engine，IE）。IE是运用知识与规则进行推理，解决特定问题的功能块。推理策略有3种：

①正向推理：由原始数据出发，按一定方式，运用KB中的专家知识推出结论，也叫做数据驱动型推理。

②反向推理：先提出假设（结论），然后逐层寻找支持这个结论的证据，又称为目标驱动型推理。(www.xing528.com)

③正反向混合推理：采用“先反后正”和“先正后反”两种方式完成推理。

现代推理还大量运用了似然推理、近似推理或不精确推理方法。这些推理的主要理论基础为：概率论、模糊集理论、证据理论以及发生率理论等。

3）解释系统（Explanation System）。解释系统可以解释推理过程，回答用户问题，解释推理结论的正确性，使系统具备一定的透明度和友好性。

4）知识获取系统（Knowledge Acquisitions System）。这是外部知识和内部程序的接口，能补充、修改和更新知识。知识的获取在专家系统中的工作量最大、最复杂，知识获取系统是ES开发、设计的最关键环节。

5）外部接口。目前常用的外部接口设备有计算机键盘、显示器、打印机、绘图仪等。ES是一个计算机程序系统，可以用计算机通用语言或ES专用语言来研制。目前国际上用于开发ES的流行语言主要有：LISP、PROLOG、C、PASCAL、OPSS、OPSS＋和FLOPS等。

6）工作记忆区（Working Memory）。储存推理过程中的事实。