第7章專家系統(tǒng)技術(shù)

1、第七章第七章 專家控制技術(shù)專家控制技術(shù) college of electrical and information engineering, hunan univ.27.1 概述概述專家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，根據(jù)某個(gè)領(lǐng)域的專家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，根據(jù)某個(gè)領(lǐng)域的專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程。專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程。 college of electrical and information engineering, hunan univ.37.1.1 概述概述一般專家系統(tǒng)由知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)

2、庫(kù)、推理機(jī)、解釋器及知識(shí)獲取器五個(gè)部一般專家系統(tǒng)由知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)、解釋器及知識(shí)獲取器五個(gè)部分組成。分組成。(1) 知識(shí)庫(kù)。知識(shí)庫(kù)用于存取和管理所獲取的專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，供推理知識(shí)庫(kù)。知識(shí)庫(kù)用于存取和管理所獲取的專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，供推理機(jī)利用，具有知識(shí)存儲(chǔ)、檢索、編輯、增刪、修改和擴(kuò)充等功能。機(jī)利用，具有知識(shí)存儲(chǔ)、檢索、編輯、增刪、修改和擴(kuò)充等功能。(2) 數(shù)據(jù)庫(kù)。用來存放系統(tǒng)推理過程中用到的控制信息、中間假設(shè)和中數(shù)據(jù)庫(kù)。用來存放系統(tǒng)推理過程中用到的控制信息、中間假設(shè)和中間結(jié)果。間結(jié)果。(3) 推理機(jī)。用于利用知識(shí)進(jìn)行推理，求解專門問題，具有啟發(fā)推理、推理機(jī)。用于利用知識(shí)進(jìn)行推理，求解專門問

3、題，具有啟發(fā)推理、算法推理；正向、反向或雙向推理；串行或并行推理等功能。算法推理；正向、反向或雙向推理；串行或并行推理等功能。(4) 解釋器。解釋器用于作為專家系統(tǒng)與用戶之間的解釋器。解釋器用于作為專家系統(tǒng)與用戶之間的“人人-機(jī)機(jī)”接口，其接口，其功能是向用戶解釋系統(tǒng)的行為。功能是向用戶解釋系統(tǒng)的行為。(5) 知識(shí)獲取。知識(shí)獲取是專家系統(tǒng)與專家的知識(shí)獲取。知識(shí)獲取是專家系統(tǒng)與專家的“界面界面”。知識(shí)庫(kù)中的知。知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)一般都是通過識(shí)一般都是通過“人工移植人工移植”方法獲得，方法獲得，“界面界面”就是知識(shí)工程師就是知識(shí)工程師(專家專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者)，采用，采用“專題面談專題面談”

4、、“口語記錄分析口語記錄分析”等方式獲取知識(shí)，等方式獲取知識(shí)，經(jīng)過整理以后，再輸入知識(shí)庫(kù)。經(jīng)過整理以后，再輸入知識(shí)庫(kù)。 college of electrical and information engineering, hunan univ.47.1.2 專家系統(tǒng)的特征專家系統(tǒng)的特征n 具有專家水平的知識(shí)：必須表現(xiàn)專家的技能和高度的技巧以及足夠具有專家水平的知識(shí)：必須表現(xiàn)專家的技能和高度的技巧以及足夠的魯棒性。系統(tǒng)的魯棒性是指不管數(shù)據(jù)正確與否，都能夠得到正確的的魯棒性。系統(tǒng)的魯棒性是指不管數(shù)據(jù)正確與否，都能夠得到正確的結(jié)論或者指出錯(cuò)誤。結(jié)論或者指出錯(cuò)誤。n能進(jìn)行有效的推理：能夠運(yùn)用專家的經(jīng)驗(yàn)

5、和知識(shí)進(jìn)行搜索、推理。能進(jìn)行有效的推理：能夠運(yùn)用專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)進(jìn)行搜索、推理。n具有透明性：在推理時(shí)，不僅能夠得到答案，而且還能給出推理的具有透明性：在推理時(shí)，不僅能夠得到答案，而且還能給出推理的依據(jù)依據(jù)n具有靈活性：知識(shí)的更新和擴(kuò)充靈活方便具有靈活性：知識(shí)的更新和擴(kuò)充靈活方便n復(fù)雜性：人類的知識(shí)可以定性或定量的表示，專家系統(tǒng)經(jīng)常表現(xiàn)為復(fù)雜性：人類的知識(shí)可以定性或定量的表示，專家系統(tǒng)經(jīng)常表現(xiàn)為定性推理和定量計(jì)算的混合形式，比較復(fù)雜定性推理和定量計(jì)算的混合形式，比較復(fù)雜college of electrical and information engineering, hunan univ.5

6、7.1.3 專家系統(tǒng)的應(yīng)用專家系統(tǒng)的應(yīng)用1. 診斷型專家系統(tǒng)：根據(jù)癥狀，得到故障的原因及排除故障的方案。診斷型專家系統(tǒng)：根據(jù)癥狀，得到故障的原因及排除故障的方案。如各種故障診斷系統(tǒng)及醫(yī)療診斷系統(tǒng)如各種故障診斷系統(tǒng)及醫(yī)療診斷系統(tǒng)2. 解釋型專家系統(tǒng)：根據(jù)表征現(xiàn)象和信息解釋其深層含義。如：衛(wèi)星解釋型專家系統(tǒng)：根據(jù)表征現(xiàn)象和信息解釋其深層含義。如：衛(wèi)星圖像分析圖像分析3. 預(yù)測(cè)型專家系統(tǒng)：根據(jù)以往數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來情況。如：天氣預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)型專家系統(tǒng)：根據(jù)以往數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來情況。如：天氣預(yù)報(bào)4. 設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)：根據(jù)設(shè)計(jì)要求和指標(biāo)進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，如：電路設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)：根據(jù)設(shè)計(jì)要求和指標(biāo)進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，如：電路

7、板線路設(shè)計(jì)板線路設(shè)計(jì)5. 決策型專家系統(tǒng)：對(duì)各種可能的決策方案進(jìn)行綜合評(píng)判。決策型專家系統(tǒng)：對(duì)各種可能的決策方案進(jìn)行綜合評(píng)判。6. 規(guī)劃型專家系統(tǒng)：根據(jù)任務(wù)進(jìn)行行動(dòng)規(guī)劃。如：交通導(dǎo)航調(diào)度規(guī)劃型專家系統(tǒng)：根據(jù)任務(wù)進(jìn)行行動(dòng)規(guī)劃。如：交通導(dǎo)航調(diào)度7. 控制專家系統(tǒng)：根據(jù)控制過程的狀態(tài)變化，依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)，合理地控制專家系統(tǒng)：根據(jù)控制過程的狀態(tài)變化，依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)，合理地選擇控制動(dòng)作，達(dá)到優(yōu)化的目的選擇控制動(dòng)作，達(dá)到優(yōu)化的目的college of electrical and information engineering, hunan univ.67.2 專家系統(tǒng)的知識(shí)表示方法專家系統(tǒng)的知識(shí)表示方法 知

8、識(shí)表示就是知識(shí)的形式化，就是研究用機(jī)器表示知識(shí)的可行的、有效知識(shí)表示就是知識(shí)的形式化，就是研究用機(jī)器表示知識(shí)的可行的、有效的、通用的原則和方法。的、通用的原則和方法。 目前用于專家系統(tǒng)的知識(shí)表示中，產(chǎn)生式方法是最常用的一種方法。通目前用于專家系統(tǒng)的知識(shí)表示中，產(chǎn)生式方法是最常用的一種方法。通常，產(chǎn)生式系統(tǒng)包含下述常，產(chǎn)生式系統(tǒng)包含下述3個(gè)基本組成部分：個(gè)基本組成部分： n規(guī)則庫(kù)規(guī)則庫(kù)n數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)n控制器控制器college of electrical and information engineering, hunan univ.71)規(guī)則庫(kù)規(guī)則庫(kù) 該庫(kù)存放了若干規(guī)則，每條產(chǎn)生式規(guī)則是一個(gè)以

9、該庫(kù)存放了若干規(guī)則，每條產(chǎn)生式規(guī)則是一個(gè)以“如果滿足這個(gè)條件，如果滿足這個(gè)條件，就應(yīng)當(dāng)采取這個(gè)操作就應(yīng)當(dāng)采取這個(gè)操作”形式表示的語句。各條規(guī)則之間相互作用不大。形式表示的語句。各條規(guī)則之間相互作用不大。規(guī)則可有如下形式規(guī)則可有如下形式 操作部分結(jié)論事實(shí)結(jié)論事實(shí)結(jié)論事實(shí)條件部分是真觸發(fā)事實(shí)是真觸發(fā)事實(shí)是真觸發(fā)事實(shí))()2() 1(then)()2()1(ifnncollege of electrical and information engineering, hunan univ.82) 數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù)是產(chǎn)生式規(guī)則的中心，每個(gè)產(chǎn)生式的左邊表示在啟用這一規(guī)則之前數(shù)據(jù)庫(kù)是產(chǎn)生式規(guī)則的中心，每

10、個(gè)產(chǎn)生式的左邊表示在啟用這一規(guī)則之前數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)必須準(zhǔn)備好的條件。執(zhí)行產(chǎn)生式規(guī)則的操作會(huì)引起數(shù)據(jù)庫(kù)的變化，數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)必須準(zhǔn)備好的條件。執(zhí)行產(chǎn)生式規(guī)則的操作會(huì)引起數(shù)據(jù)庫(kù)的變化，這就使得其它產(chǎn)生式規(guī)則的條件可能被滿足。這就使得其它產(chǎn)生式規(guī)則的條件可能被滿足。 3) 控制器控制器其作用是說明下一步應(yīng)該選用什么規(guī)則，也就是如何運(yùn)用規(guī)則。通常從選其作用是說明下一步應(yīng)該選用什么規(guī)則，也就是如何運(yùn)用規(guī)則。通常從選擇規(guī)則到執(zhí)行規(guī)則分成三步：匹配、沖突解決和操作。擇規(guī)則到執(zhí)行規(guī)則分成三步：匹配、沖突解決和操作。 匹配。把數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則的條件部分相匹配。如果兩者完全匹配，則把這匹配。把數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則的條件部分相匹配。如果兩

11、者完全匹配，則把這條規(guī)則稱為觸發(fā)規(guī)則。當(dāng)按規(guī)則的操作部分去執(zhí)行時(shí)，這條規(guī)則稱為被啟用條規(guī)則稱為觸發(fā)規(guī)則。當(dāng)按規(guī)則的操作部分去執(zhí)行時(shí)，這條規(guī)則稱為被啟用規(guī)則。規(guī)則。 沖突解決。當(dāng)有一個(gè)以上的規(guī)則條件和當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)相匹配時(shí)，就需要決沖突解決。當(dāng)有一個(gè)以上的規(guī)則條件和當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)相匹配時(shí)，就需要決定首先使用哪一條規(guī)則，這稱為沖突解決。定首先使用哪一條規(guī)則，這稱為沖突解決。 操作。操作就是執(zhí)行規(guī)則的操作部分，經(jīng)過操作以后，當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)將被操作。操作就是執(zhí)行規(guī)則的操作部分，經(jīng)過操作以后，當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)將被修改。然后，其他的規(guī)則有可能被使用。修改。然后，其他的規(guī)則有可能被使用。 college of electri

12、cal and information engineering, hunan univ.9產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) college of electrical and information engineering, hunan univ.107.3 專家系統(tǒng)的推理機(jī)制專家系統(tǒng)的推理機(jī)制 根據(jù)問題求解的推理過程中推理的方向，知識(shí)推理方法可分為正向推根據(jù)問題求解的推理過程中推理的方向，知識(shí)推理方法可分為正向推理、反向推理和正反向混合推理三類。理、反向推理和正反向混合推理三類。(1) 正向推理。正向推理是由原始數(shù)據(jù)出發(fā)，按照一定策略，運(yùn)用知正向推理。正向推理是由原始數(shù)據(jù)出發(fā)，按照一

13、定策略，運(yùn)用知識(shí)庫(kù)中專家的知識(shí)，推斷出結(jié)論的方法。這種推理方式，由于是識(shí)庫(kù)中專家的知識(shí)，推斷出結(jié)論的方法。這種推理方式，由于是由數(shù)據(jù)到結(jié)論，也叫數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)策略。由數(shù)據(jù)到結(jié)論，也叫數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)策略。(2) 反向推理。反向推理是先提出假設(shè)反向推理。反向推理是先提出假設(shè)(結(jié)論結(jié)論)，然后去找支持這個(gè)結(jié)論，然后去找支持這個(gè)結(jié)論的證據(jù)的方法。這種由結(jié)論到數(shù)據(jù)的策略稱為目標(biāo)驅(qū)動(dòng)策略。的證據(jù)的方法。這種由結(jié)論到數(shù)據(jù)的策略稱為目標(biāo)驅(qū)動(dòng)策略。(3)正反向混合推理。運(yùn)用正向推理幫助系統(tǒng)提出假設(shè)，然后運(yùn)用反向正反向混合推理。運(yùn)用正向推理幫助系統(tǒng)提出假設(shè)，然后運(yùn)用反向推理尋找支持該假設(shè)的證據(jù)。推理尋找支持該假設(shè)的證據(jù)。co

14、llege of electrical and information engineering, hunan univ.117.4 專家控制系統(tǒng)專家控制系統(tǒng)college of electrical and information engineering, hunan univ.12(1) 知識(shí)庫(kù)。由事實(shí)集和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)公式、規(guī)則等構(gòu)成。事實(shí)集包括知識(shí)庫(kù)。由事實(shí)集和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)公式、規(guī)則等構(gòu)成。事實(shí)集包括對(duì)象的有關(guān)知識(shí)，如結(jié)構(gòu)、類型及特征等?？刂埔?guī)則有自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、對(duì)象的有關(guān)知識(shí)，如結(jié)構(gòu)、類型及特征等?？刂埔?guī)則有自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、參數(shù)自調(diào)整等方面的規(guī)則。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括對(duì)象的參數(shù)變化范圍、控制

15、參數(shù)參數(shù)自調(diào)整等方面的規(guī)則。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括對(duì)象的參數(shù)變化范圍、控制參數(shù)的調(diào)整范圍及其限幅值、傳感器特性、系統(tǒng)誤差、執(zhí)行機(jī)構(gòu)特征、控制系的調(diào)整范圍及其限幅值、傳感器特性、系統(tǒng)誤差、執(zhí)行機(jī)構(gòu)特征、控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)以及經(jīng)驗(yàn)公式。統(tǒng)的性能指標(biāo)以及經(jīng)驗(yàn)公式。(2) 控制算法庫(kù)。存放控制策略及控制方法，如控制算法庫(kù)。存放控制策略及控制方法，如pid、pi、fuzzy、神經(jīng)控、神經(jīng)控制制nc、預(yù)測(cè)控制算法等，是直接基本控制方法集。、預(yù)測(cè)控制算法等，是直接基本控制方法集。 (3) 實(shí)時(shí)推理機(jī)。根據(jù)一定的推理策略實(shí)時(shí)推理機(jī)。根據(jù)一定的推理策略(正向推理正向推理)從知識(shí)庫(kù)中選擇有關(guān)知從知識(shí)庫(kù)中選擇有關(guān)知識(shí)，對(duì)控制

16、專家提供的控制算法、事實(shí)、證據(jù)以及實(shí)時(shí)采集的系統(tǒng)特性數(shù)識(shí)，對(duì)控制專家提供的控制算法、事實(shí)、證據(jù)以及實(shí)時(shí)采集的系統(tǒng)特性數(shù)據(jù)進(jìn)行推理，直到得出相應(yīng)的最佳控制決策，由決策的結(jié)果指導(dǎo)控制作用。據(jù)進(jìn)行推理，直到得出相應(yīng)的最佳控制決策，由決策的結(jié)果指導(dǎo)控制作用。 (4) 信息獲取與處理。信息獲取是通過閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋信息及系統(tǒng)的信息獲取與處理。信息獲取是通過閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋信息及系統(tǒng)的輸入信息，獲取控制系統(tǒng)的誤差及誤差變化量、特征信息。信息處理包括輸入信息，獲取控制系統(tǒng)的誤差及誤差變化量、特征信息。信息處理包括特征識(shí)別、濾波等。特征識(shí)別、濾波等。(5) 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。用來存放推理過程中的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、

17、實(shí)時(shí)采集與處動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。用來存放推理過程中的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、實(shí)時(shí)采集與處理的數(shù)據(jù)理的數(shù)據(jù) college of electrical and information engineering, hunan univ.137.4.1 直接專家控制直接專家控制在直接專家控制中，專家系統(tǒng)直接給出控制信號(hào)，影響被控過程。直在直接專家控制中，專家系統(tǒng)直接給出控制信號(hào)，影響被控過程。直接專家控制系統(tǒng)根據(jù)測(cè)量到的過程信息及知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則，導(dǎo)出每一接專家控制系統(tǒng)根據(jù)測(cè)量到的過程信息及知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則，導(dǎo)出每一采樣時(shí)刻的控制信號(hào)采樣時(shí)刻的控制信號(hào) college of electrical and informat

18、ion engineering, hunan univ.141） 知識(shí)庫(kù)建立知識(shí)庫(kù)建立 直接專家控制知識(shí)模型可用如下形式表示：直接專家控制知識(shí)模型可用如下形式表示：u=f(e,k,o)其中，其中，f為智能算子，其基本形式為：為智能算子，其基本形式為：if e and k then (if o then u)其中，其中，e=e1,e2,em為控制器輸入信息集；為控制器輸入信息集；k=k1,k2,kn為知識(shí)庫(kù)中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)與事實(shí)集；為知識(shí)庫(kù)中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)與事實(shí)集；o=o1,o2,op為推理機(jī)構(gòu)的輸出集；為推理機(jī)構(gòu)的輸出集；u=u1,u2,un為控制規(guī)則輸出集。為控制規(guī)則輸出集。 college of

19、electrical and information engineering, hunan univ.152） 控制知識(shí)的獲取控制知識(shí)的獲取 控制知識(shí)是從控制專家或?qū)ｉT操作人員的操作過程基礎(chǔ)上概括、總結(jié)歸控制知識(shí)是從控制專家或?qū)ｉT操作人員的操作過程基礎(chǔ)上概括、總結(jié)歸納而成的。納而成的。 控制知識(shí)總結(jié)為控制知識(shí)總結(jié)為“if then ”形式的啟發(fā)式規(guī)則形式的啟發(fā)式規(guī)則3） 推理方法的選用推理方法的選用 對(duì)于簡(jiǎn)單的知識(shí)結(jié)構(gòu)，可采用以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的正向推理方法，逐次判別對(duì)于簡(jiǎn)單的知識(shí)結(jié)構(gòu)，可采用以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的正向推理方法，逐次判別各規(guī)則的條件，若滿足條件執(zhí)行該規(guī)則，否則繼續(xù)搜索。各規(guī)則的條件，若滿足條件執(zhí)

20、行該規(guī)則，否則繼續(xù)搜索。 college of electrical and information engineering, hunan univ.16例如一個(gè)溫度專家控制規(guī)則的獲取過程如下：例如一個(gè)溫度專家控制規(guī)則的獲取過程如下： 控制輸入量為溫度給定值與熱電偶測(cè)量反饋信號(hào)的誤差，輸出量為雙向可控硅控制輸入量為溫度給定值與熱電偶測(cè)量反饋信號(hào)的誤差，輸出量為雙向可控硅導(dǎo)通率。導(dǎo)通率。 分析誤差曲線：分析誤差曲線：當(dāng)誤差較大時(shí)，可以采用開關(guān)當(dāng)誤差較大時(shí)，可以采用開關(guān)控制盡快減少誤差控制盡快減少誤差當(dāng)誤差較小時(shí)，采用當(dāng)誤差較小時(shí)，采用pi控制提控制提高精度，優(yōu)化動(dòng)態(tài)過程高精度，優(yōu)化動(dòng)態(tài)過程col

21、lege of electrical and information engineering, hunan univ.17(1) rule if e(t)m1 then u(t)=umax(2) rule if e(t)-m1 then u(t)=0(3) rule if |e(t)|=m1 then u(t)=u(t-1)+kp*(e(t)-e(t-1)+ki*e(t)(4) rule if u(t) umax then u(t)= umaxcollege of electrical and information engineering, hunan univ.187.4.2 間接專家控制

22、間接專家控制基于知識(shí)的控制器既包含算法又包含邏輯，在這種情況下，系統(tǒng)自然基于知識(shí)的控制器既包含算法又包含邏輯，在這種情況下，系統(tǒng)自然可以按算法和邏輯分離進(jìn)行構(gòu)造。系統(tǒng)的底層可能是簡(jiǎn)單的可以按算法和邏輯分離進(jìn)行構(gòu)造。系統(tǒng)的底層可能是簡(jiǎn)單的pid、uzzy等算法。系統(tǒng)根據(jù)一些用規(guī)則實(shí)現(xiàn)的啟發(fā)性知識(shí)，使不同功能算等算法。系統(tǒng)根據(jù)一些用規(guī)則實(shí)現(xiàn)的啟發(fā)性知識(shí)，使不同功能算法都能正常運(yùn)行。這種專家控制是專家系統(tǒng)間接地對(duì)控制信號(hào)起作用，法都能正常運(yùn)行。這種專家控制是專家系統(tǒng)間接地對(duì)控制信號(hào)起作用，因而被稱為間接專家控制系統(tǒng)。因而被稱為間接專家控制系統(tǒng)。 college of electrical and i

23、nformation engineering, hunan univ.19例例7.1 一種基于專家模糊控制磨削加工質(zhì)量控制系統(tǒng)一種基于專家模糊控制磨削加工質(zhì)量控制系統(tǒng) 1）問題描述）問題描述磨削加工質(zhì)量控制就是通過控制磨床砂輪的進(jìn)給速度來控制加磨削加工質(zhì)量控制就是通過控制磨床砂輪的進(jìn)給速度來控制加工物品的表面粗糙度工物品的表面粗糙度kvsvwfra8 . 065. 052. 0175. 3ra為表面粗糙度為表面粗糙度cla值值(m),f為砂輪進(jìn)給速度為砂輪進(jìn)給速度(mm/rev),vw為磨削速度為磨削速度(m/s),vs為砂輪線速度為砂輪線速度(m/s),k為油、水冷卻條件為油、水冷卻條件.c

24、ollege of electrical and information engineering, hunan univ.202）系統(tǒng)設(shè)計(jì)）系統(tǒng)設(shè)計(jì)其中其中ra_d為預(yù)期的表面精糙度為預(yù)期的表面精糙度;ra為實(shí)際表面粗糙度的測(cè)量值為實(shí)際表面粗糙度的測(cè)量值;e為為ra_d和和ra進(jìn)行比較的偏差進(jìn)行比較的偏差;ef為進(jìn)給速度的變化率為進(jìn)給速度的變化率college of electrical and information engineering, hunan univ.213）知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)）知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)在控制過程中，根據(jù)誤差的變化情況選擇不同的控制模式。在控制過程中，根據(jù)誤差的變化情況選擇不同的控制

25、模式。1）當(dāng)誤差較大時(shí)，此時(shí)的控制目標(biāo)是盡快消除誤差，所以可以采用）當(dāng)誤差較大時(shí)，此時(shí)的控制目標(biāo)是盡快消除誤差，所以可以采用band-band控制，以最大的進(jìn)給速度給進(jìn)砂輪?？刂?，以最大的進(jìn)給速度給進(jìn)砂輪。2）當(dāng)誤差較小時(shí)，此時(shí)控制目標(biāo)是提高控制精度，采用）當(dāng)誤差較小時(shí)，此時(shí)控制目標(biāo)是提高控制精度，采用pi控制控制3）誤差在前兩種情況中間時(shí)，采用模糊控制，消除不確定性的影響）誤差在前兩種情況中間時(shí)，采用模糊控制，消除不確定性的影響if |e|a, then out=1;band-band if |e|b, then out=2;fcif |e|a then ef=umax;if e,說明誤差已

26、經(jīng)很大說明誤差已經(jīng)很大,此時(shí)應(yīng)減少誤差此時(shí)應(yīng)減少誤差,調(diào)整比例部分調(diào)整比例部分,使誤使誤差絕對(duì)值以最大速度減小，積分為差絕對(duì)值以最大速度減小，積分為0，微分為，微分為0。即。即ife ,then kp=1.5kp，ki0，kd0。2. 如果如果e(k)0,e(k)和和e(k)同號(hào)同號(hào),說明誤差在朝絕對(duì)值增大的方向說明誤差在朝絕對(duì)值增大的方向變化變化,如果如果,考慮由控制器實(shí)施較強(qiáng)的控制作用考慮由控制器實(shí)施較強(qiáng)的控制作用,同同時(shí)增大比例和微分，減少積分時(shí)增大比例和微分，減少積分,使誤差朝絕對(duì)值減小的方向變化使誤差朝絕對(duì)值減小的方向變化,并并迅速減小誤差的絕對(duì)值。迅速減小誤差的絕對(duì)值。if ee0 and |e|m, then kp=1.5kp;kd=1.2kd;ki=0.5*ki。 如果如