基于CLIPS的专家系统应用技术研究

发布时间：2017-09-11 16:40

  本文关键词：基于CLIPS的专家系统应用技术研究

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【摘要】：本文将实验室已有的项目“飞行器关键动作评估”作为实验背景,分析了之前工作人员用C++可视化开发语言开发该评估专家系统存在以下问题:知识库可扩展性不强,知识表示困难;推理所需的评估事实和评估规则的管理维护和更新不方便;不擅长逻辑推理且需要专门编写一个推理机来实现推理,代码量大,推理效率不高,可移植性差;不能实时显示推理时间,不能显示具体推理过程,不便于寻因和解释。基于以上问题,本文研究了专家系统关键技术及专家系统工具CLIPS(C Language Integrated Production System,C语言集成产生式系统),以及基于CLIPS的专家系统应用技术。CLIPS开放性和扩展性好,知识库和推理机易于分离,推理效率高,知识容易以模板和产生式规则形式表示,可扩展性高,同时具备程序规模小和在实时响应要求严格时执行速度快等优点。基于CLIPS的诸多优点,本文重点对基于CLIPS的专家系统的应用技术进行了研究,并以“飞行器关键动作评估”作为应用背景,进行应用技术的实验。文中对评估专家系统的总体结构进行了研究和设计,将评估专家系统总体结构划分为评估界面、知识库、推理机、工作记忆、知识获取模块、解释模块。通过对飞行器关键动作评估专家系统的知识库和推理机进行研究,采用CLIPS对该评估系统进行开发。采用“框架+产生式规则”的知识表达方式建立知识库,将收集的评估知识写入CLIPS知识库,完成了整个系统知识库的构建。用CLIPS作为推理内核在飞行器执行任务时动态管理事实库知识库,并确定了正向推理的推理方法和宽度优先搜索推理策略。根据飞行器关键动作评估树形结构的特点,设计了基于CLIPS的推理过程以及冲突消解策略,同时将模糊推理机制应用到该评估系统,提高了推理的可信度。最后对基于CLIPS的专家系统的解释机制进行了研究,并应用到评估系统中,对推理过程进行了解释。最后,用VS2010构建人机接口界面,将CLIPS嵌入到VS2010中并进行软件接口技术的研究,分析了文本文件作为CLIPS和VS2010交互中介的局限性,提出了改进的交互方法,并完成了关键动作评估系统的构建。通过将以上技术应用到飞行器关键动作评估系统中,可以实现对飞行器关键动作正常与否的即时评估,推理高效精确,使工程应用可以很好地移植。同时通过该系统的构建,本人掌握了如何用CLIPS方便快捷地构建一个专家系统,对以后的工程应用有很大的帮助。
【关键词】：专家系统 知识库 推理机 CLIPS 飞行器关键动作评估
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（光电技术研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V216.8;TP182
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 专家系统国内外研究现状10-11
• 1.2.2 CLIPS专家系统工具的发展11-12
• 1.3 本文的主要研究内容和组织结构12-13
• 1.4 系统实现所应用的各项技术13-15
• 1.4.1 C++可视化开发语言13
• 1.4.2 CLIPS专家系统工具13-14
• 1.4.3 高级语言与CLIPS的互相嵌入技术14-15
• 第二章 专家系统工具CLIPS15-25
• 2.1 CLIPS概述15
• 2.2 CLIPS的基本组成与推理结构15-16
• 2.2.1 CLIPS的基本组成15-16
• 2.2.2 CLIPS的推理结构16
• 2.3 CLIPS语法构成16-21
• 2.3.1 自定义事实模板16-17
• 2.3.2 自定义事实17
• 2.3.3 规则的组成17-18
• 2.3.4 变量的表示18-21
• 2.4 CLIPS中的函数21-22
• 2.5 CLIPS的推理机制22-23
• 2.6 Rete模式匹配算法23-24
• 2.7 CLIPS中提高推理效率的技巧24
• 2.8 小结24-25
• 第三章 飞行器状态评估专家系统设计25-42
• 3.1 飞行器状态评估项目介绍25-27
• 3.1.1 项目架构25-26
• 3.1.2 项目工作原理26-27
• 3.2 飞行器状态评估的流程27-29
• 3.3 飞行器状态评估对专家系统的要求29-30
• 3.4 评估专家系统结构设计30-32
• 3.4.1 评估系统人机界面30-31
• 3.4.2 评估知识库模块31
• 3.4.3 工作记忆模块31
• 3.4.4 评估推理机模块31-32
• 3.4.5 评估知识获取模块32
• 3.4.6 解释器32
• 3.5 知识库设计32-37
• 3.5.1 飞行器关键动作基本知识32-37
• 3.6 推理机设计37-41
• 3.6.1 推理方法37-38
• 3.6.2 推理策略38-41
• 3.7 本章小结41-42
• 第四章 基于CLIPS的飞行器状态评估系统应用技术42-58
• 4.1 基于CLIPS的评估知识表示42-44
• 4.1.1 事实表示42-43
• 4.1.2 规则表示43-44
• 4.2 基于CLIPS的评估推理44-53
• 4.2.1 推理机实现44-48
• 4.2.2 冲突消解策略48-51
• 4.2.3 模糊推理51-53
• 4.3 基于CLIPS的解释机制53-56
• 4.4 基于CLIPS的调试技术56-57
• 4.5 基于CLIPS的飞行器评估实现57
• 4.6 本章小结57-58
• 第五章 基于CLIPS的专家系统接口实现技术58-62
• 5.1 常用的接口实现技术58-59
• 5.1.1 直接嵌入方式58
• 5.1.2 动态链接库(DLL)嵌入方式58-59
• 5.2 改进的接口实现技术59-61
• 5.2.1 文本文件作为交互中介的局限性59-60
• 5.2.2 改进的CLIPS与可视化语言事实交互方法60-61
• 5.3 本章小结61-62
• 第六章 基于CLIPS的飞行器状态评估系统实现62-72
• 6.1 开发环境62
• 6.2 系统功能实现62-69
• 6.3 评估实验分析69-70
• 6.4 本章小结70-72
• 第七章 总结和展望72-74
• 7.1 论文总结72-73
• 7.2 工作展望73-74
• 参考文献74-77
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果.77-78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 代荣;何玉林;杨显刚;;结合CLIPS和VC++实现规则推理的方法[J];计算机工程与应用;2010年03期

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本文编号：831920