【正文】 采用黑板等結(jié)構(gòu)，知識(shí)庫(kù)龐大，推理機(jī)復(fù)雜。它包括有知識(shí)獲取子系統(tǒng)和學(xué)習(xí)子系統(tǒng)，人機(jī)接口要求較高。專家式控制器，多為工業(yè)專家控制器，是專家控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)化形式，針對(duì)具體的控制對(duì)象或過(guò)程，著重于啟發(fā)式控制知識(shí)的開發(fā)，具有實(shí)時(shí)算法和邏輯功能。專家控制系統(tǒng)與一般的專家控制系統(tǒng)的區(qū)別：（1）通常的專家系統(tǒng)只完成專門領(lǐng)域問(wèn)題的咨詢功能，它的推理結(jié)果一般用于輔助用戶的決策；而專家控制則要求能對(duì)控制動(dòng)作進(jìn)行獨(dú)立的、自動(dòng)的決策，它的功能一定要具有連續(xù)的可靠性和較強(qiáng)的抗干擾性。（2）通常的專家系統(tǒng)一般處于離線工作方式，而專家控制則要求在線地獲取動(dòng)態(tài)反饋信息，因而是一種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，它應(yīng)具有使用的靈活性和實(shí)時(shí)性，即能聯(lián)機(jī)完成控制。，從保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性來(lái)看有哪種方法更困難些？答：直接專家控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：直接專家控制系統(tǒng)中，專家控制系統(tǒng)直接起控制器作用，專家控制器在控制系統(tǒng)中所處的位置與常規(guī)控制器完全相同，所不同的是其內(nèi)部組成和工作原理，專家控制器采用PID常規(guī)的控制算法，基于知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)得到相應(yīng)的控制輸出。間接專家控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：其基本的控制作用由算法來(lái)完成，專家系統(tǒng)通過(guò)對(duì)使用算法的調(diào)用以及對(duì)各種算法參數(shù)的整定和修正，間接的控制作用。間接專家控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)因具體應(yīng)用的不同會(huì)表現(xiàn)出更大的多樣性，同時(shí)是PID參數(shù)的整定專家，這種專家控制的特點(diǎn)是專家系統(tǒng)間接的對(duì)控制信號(hào)起作用。直接專家控制系統(tǒng)更困難一些：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程響應(yīng)情況和環(huán)境條件，利用知識(shí)庫(kù)中的專家經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，決定什么時(shí)候使用什么參數(shù)啟動(dòng)什么算法，它也可以是一個(gè)調(diào)參專家。根據(jù)知識(shí)庫(kù)中的專家規(guī)則，調(diào)整PID參數(shù)及增益，所以從保證系統(tǒng)穩(wěn)定性來(lái)看直接專家控制器方法更困難一些。、推理機(jī)制、知識(shí)和規(guī)則表示方法的異同。答：：（1）專家控制系統(tǒng)：專家系統(tǒng)的工作過(guò)程是根據(jù)知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)和用戶提供的事實(shí)推理，不斷地由已知的前提推出未知的結(jié)論，并把這些未知的結(jié)論納入工作存儲(chǔ)空間，作為已知的新事物繼續(xù)推理，從而把求解的問(wèn)題由未知狀態(tài)轉(zhuǎn)換為已知狀態(tài)。（2）模糊控制系統(tǒng)：模糊控制是模仿人的思維方式和人的控制經(jīng)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種控制，把模糊集合的理論應(yīng)用于控制就可以把人的經(jīng)驗(yàn)形式化，在控制過(guò)程中實(shí)現(xiàn)模糊推理與決策。：（1）專家控制系統(tǒng)的推理機(jī)制是用于對(duì)知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)進(jìn)行推理來(lái)得到結(jié)論的思維機(jī)構(gòu)。專家系統(tǒng)的自動(dòng)推理是知識(shí)推理。而知識(shí)推理是在計(jì)算機(jī)或智能機(jī)器中，在知識(shí)表達(dá)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行機(jī)器思維，求解問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)知識(shí)推理的智能操作過(guò)程。（2）模糊控制系統(tǒng)：模糊推理作為近似推理的一個(gè)分支，是模糊控制的理論基礎(chǔ)。在實(shí)際應(yīng)用中，它以數(shù)值計(jì)算而不是以符號(hào)推演為特征，它并不注重如像經(jīng)典邏輯那樣的基于公理的形式推演或基于賦值的語(yǔ)義運(yùn)算，而是通過(guò)模糊推理的算法，由推理的前提計(jì)算出結(jié)論。（1）專家控制系統(tǒng)：專家控制將系統(tǒng)視為基于知識(shí)的系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的知識(shí)表示如下：（a）受控過(guò)程的知識(shí)：先驗(yàn)知識(shí)，動(dòng)態(tài)知識(shí)。（b）控制、辨識(shí)、診斷知識(shí)：定量知識(shí)、定性知識(shí)。（2）模糊控制系統(tǒng)：知識(shí)庫(kù)包括數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)，模糊控制器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于如何有效建立知識(shí)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的定性設(shè)計(jì)包括：量化等級(jí)的選擇；量化方法；量化因子；模糊子集的隸屬函數(shù)。規(guī)則庫(kù)：用一系列模糊條件描述的模糊控制規(guī)則就構(gòu)成模糊控制規(guī)則庫(kù)。：（1）專家控制系統(tǒng)：專家控制的規(guī)則庫(kù)一般采用產(chǎn)生式規(guī)則表示：“IF控制局勢(shì)，THEN操作結(jié)論”，由多條產(chǎn)生式規(guī)則構(gòu)成規(guī)則庫(kù)。（2）模糊控制系統(tǒng)：規(guī)則的制定有很多種方法，最初的方法就是根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，不過(guò)這種模糊規(guī)則有很大的主觀性，因人而異，但大致趨勢(shì)還是差不多的，還可以從已知數(shù)據(jù)中制造模糊規(guī)則，比如可以從最優(yōu)控制得到的數(shù)據(jù)中提取模糊規(guī)則，還可以得到和最優(yōu)控制類似的結(jié)果。還有就是專家經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)相結(jié)合，首先由專家提供一個(gè)初始的經(jīng)驗(yàn)表，然后在進(jìn)行過(guò)程中，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)調(diào)整得到的經(jīng)驗(yàn)表。第九章 遺傳算法1遺傳算法的基本操作有哪些步驟？在函數(shù)極大值遺傳算法仿真中，通過(guò)改變?nèi)后w大小M、終止進(jìn)化代數(shù)G、交叉概率Pc和變異概率Pm，分析群體大小、終止進(jìn)化代數(shù)、交叉概率和變異概率對(duì)優(yōu)化效果的影響。答：基本操作：（1）選擇操作：對(duì)種群中的個(gè)體進(jìn)行逐個(gè)解碼并根據(jù)目標(biāo)函數(shù)計(jì)算適應(yīng)值，以此為根據(jù)確定各個(gè)體的復(fù)制概率。（2）復(fù)制操作：復(fù)制過(guò)程是個(gè)體串按照它們適配度進(jìn)行復(fù)制，適配度越大的串，在下一代中將有更多的機(jī)會(huì)提供一個(gè)或多個(gè)子孫。（3）交叉操作：通過(guò)在兩個(gè)父代染色體的位串上隨機(jī)選擇一個(gè)位置，并把交叉點(diǎn)以后的部分互換而產(chǎn)生兩個(gè)子代染色體的過(guò)程。（4）變異操作：用來(lái)模擬生物在自然的遺傳環(huán)境中由于各種偶然因素引起的基因突變，它以很小的概率隨機(jī)地改變遺傳基因的值。各參數(shù)對(duì)優(yōu)化效果的影響：(1)種群大小M。種群規(guī)模M表示每一代種群中所含個(gè)體數(shù)目。當(dāng)M取值較小時(shí)，可提高遺傳算法的運(yùn)算速度，但降低了種群的多樣性，容易引起遺傳算法早熟，出現(xiàn)假收斂，而當(dāng)M取值較大時(shí)，又會(huì)使得遺傳算法效率降低。一般建議的取值范圍是20~100.（2）終止進(jìn)化代數(shù)G。遺傳算法不同于傳統(tǒng)優(yōu)化算法，它很難有明確的搜索終止準(zhǔn)則（特別是對(duì)于非數(shù)值優(yōu)化問(wèn)題），于是通常需指定一個(gè)終止進(jìn)化代數(shù)來(lái)終止算法，一般設(shè)G為[100,1000]。一般來(lái)說(shuō)，事先指定G通常只能找到給定問(wèn)題的在給定時(shí)限內(nèi)所能尋求的相對(duì)滿意解，但不一定使問(wèn)題的最優(yōu)解或較高精度的近似解。為了獲得較高精度解，通?？梢罁?jù)種群適應(yīng)度的穩(wěn)定情況來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)整G的設(shè)置。（3）交叉概率Pc。在遺傳算法中交叉算子被認(rèn)為是主要搜索算子，因而一般取較大值。一般說(shuō)，較大的Pc容易破壞群體中已形成的優(yōu)良模式，是搜索的隨機(jī)性太大的Pc，后期降低Pc以保留優(yōu)良個(gè)體。（4）變異概率Pm。較大的變異概率Pm使遺傳算法在整個(gè)搜索空間中大步跳躍，而小的變異概率使遺傳算法聚焦于特別區(qū)域作局部搜索。一般在不使用交叉算子的情形下，變異算子作主要搜索算子，Pm取較大值（~1）而在與交叉算子聯(lián)合使用的情形，Pm通常取較小值（~）.