精不确推理方法研究电气工程及自动化工学大学论文.docx

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精不确推理方法研究电气工程及自动化工学大学论文

工学硕士学位论文

不精确推理方法研究

xxx

xxxx工业大学

20xx年7月

国内图书分类号：

TP306+.3国际图书分类号:

621.3

工学硕士学位论文

不精确推理方法研究

硕士研究生：

xxx

导师：

xxx教授

申请学位：

工学硕士

学科、专业：

仪器科学与技术

所在单位：

电气工程及自动化答辩日期：

20xx年7月6日授予学位单位：

xxx工业大学

ClassifiedIndex:

TP306+.3U.D.C.:

621.3

DissertationfortheMasterDegreeinEngineering

RESEARCHONUNCERTAINTYREASONINGALGORITHMS

Candidate：

WeidiJia

Supervisor：

Prof.ShengheSun

AcademicDegreeAppliedfor：

MasterofEngineering

Speciality：

InstrumentationScienceandTechnology

Unit：

DepartmentofElectricalEngineering

DateofOralExamination：

July,6th,2007

University：

HarbinInstituteofTechnology

摘要

随着现代化生产的不断发展和科学技术的进步，现代设备的功能越来越完善，结构也越来越复杂。

如果设备出现故障，维修人员又不能快速准确的对故障加以定位和处理，就会发生严重的甚至灾难性的事故，造成巨大的经济损失。

为了减小各种故障发生时带来的负面效应，不但要求监测和维修人员具有较高的技术素质，同时也要求现代诊断设备的精密化和智能化的程度较高，因此基于人工智能推理机的研究变得越来越重要。

近年来，不精确推理作为人工智能推理机的核心研究内容得到了不断发展和创新。

本文详细地阐述了不精确推理的基本概念，重点介绍了概率推理，证据推理以及模糊推理三种不精确推理方法，分析了其基本原理，并利用MATLAB对典型不精确推理方法的基本特性进行了仿真实验分析。

实现了经典不精确推理方法的基本算法设计，以及算法特性的验证分析，得出了每一种方法的适用条件和使用时应该注意的问题，为不精确推理的应用设计提供了基础理论和实验依据。

另外，本文结合文献中提出的实现方法和已完成的实验，利用VC++的动态链接库对基本不精确推理方法进行了通用性扩展和算法封装，探讨了经典方法的实际应用问题。

在基本方法分析和应用分析的基础上，综合运用ASP和JSP语言，以模糊推理和模糊匹配原理为基础，在DreamWeaverMX2004的开发环境中设计并编写了导弹故障诊断系统的推理机程序。

经过调试及局域网环境测试，系统能够对数据库中的相关内容进行模糊识别，并且能够模糊推理出正确的结果。

关键词不精确推理；推理机；故障诊断；模糊匹配

Abstract

Withthedevelopmentofmodernproductionandimprovementofscienceandtechnique,thefunctionofmoderndeviceshasbeenmoreandmorecomplicated.Iffailureshappened,itwouldleadtoseriousdamageandeveneconomiclosswithoutfindinganddisposingfailuresrapidlyandexactly.Toreducethenegativeeffectofsuchfailures,itnotonlyrequirespeoplewithhightechnique,butalsorequiresmoreexactandintelligentmoderndiagnosisdevices.Sotheresearchesofreasoningmachinebasedonartificialintelligencebecomemoreandmoreimportant.Recentyears,theresearchofuncertaintyreasoningasthecoreofartificialintelligencereasoningmachinehasbeencontinuousdevelopedandinnovated.

Thisthesisexpoundsthebasicconceptsofuncertaintyreasoningandchieflyillustratesthemainpoint—theresearchofuncertaintyreasoningalgorithms,includingprobabilityreasoning,evidencereasoningandfuzzyreasoning.It

analyzestheseuncertaintyreasoningmethodsandsimulatetheircharacteristicsonMATLAB.Theseclassicaluncertaintyreasoningalgorithmshasbeenvalidatedandsimulated,andthesimulationresultsshowtherestrictionsandproperconditionswhenusingthesealgorithmstodesignuncertaintyreasoningmachines,whichprovidesbasictheoriesandexperimentalevidencesforuncertaintyreasoning.Accordingtotheliteratureandexperimentsofuncertaintyreasoningmethods,thethesistakesuseofVisualC++toprogramthealgorithmswithDLLandextendstheaccessinreasoningsystemanddiscussestheextendedapplication.

Then,areasoningmachineofmissilefaultdiagnosissystemhasbeendesignedandprogrammedintheDreamWeaverMX2004developmentwithASPandJSPprogramminglanguage,basedonthefuzzyreasoningandfuzzymatchingprinciple.ThesystemcanidentifytherelatedknowledgeinthedatabasewithfuzzytheoryandreasoningthecorrectresultsinLAN.

KeywordsUncertaintyreasoning;Reasoningmachine;Faultdiagnosis;Fuzzymatching

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1不精确推理的基本概念1

1.1.1概率推理2

1.1.2证据推理3

1.1.3模糊推理4

1.1.4四种理论模型的比较分析4

1.2国内外研究现状7

1.3课题的背景、目的和意义9

1.4主要研究内容10

1.5本文的结构11

第2章基于概率推理的不精确推理方法研究12

2.1概率推理概述12

2.1.1确定性理论12

2.1.2主观贝叶斯理论14

2.2基于概率推理的不精确推理方法研究18

2.2.1一般不精确推理算法模型18

2.2.2确定性理论推理算法研究19

2.2.3主观贝叶斯理论推理算法研究21

2.3仿真实验与分析22

2.3.1确定性理论仿真试验及分析22

2.3.2主观贝叶斯理论仿真实验及分析26

2.4本章小结28

第3章基于证据推理的不精确推理方法研究29

3.1证据推理概述29

3.2基于证据推理的不精确推理方法研究33

3.3仿真实验与分析36

3.4本章小结39

第4章基于模糊推理的不精确推理方法研究41

4.1模糊推理概述41

4.2基于诊断知识的模糊描述41

4.3模糊可信度的计算44

4.4字符串的模糊匹配原理46

4.5本章小结48

第5章不精确推理方法应用分析50

5.1不精确推理方法的模型分析50

5.2不精确推理的数据预处理51

5.3不精确推理的算法封装53

5.3.1动态链接库概述54

5.3.2动态链接库的实现方法54

5.3.3不精确推理封装算法的实现55

5.4模糊推理的应用分析58

5.4.1模糊推理机的总体设计方案58

5.4.2模糊推理机的实现60

5.5不精确推理机在故障诊断中的应用展望62

5.5.1不精确推理机进行故障诊断的优势62

5.5.2不精确推理机在故障诊断中的应用63

5.6本章小结63

结论64

参考文献65

攻读学位期间发表的学术论文69

xxx工业大学硕士学位论文原创性声明70

xxx工业大学硕士学位论文使用授权书70

xxx工业大学硕士学位涉密论文管理70

致谢71

第1章绪论

1.1不精确推理的基本概念

从认识论的角度来看，人类认识客观世界的认识论，实质上是一种对客观存在的反映，客观世界的不确定性决定了人类认识的不确定性。

以图1-1左侧图为例，有人看到的是一个少女，而有些人看到的则是一个老妇人。

这是因为视觉对图像的不同部位注意程度有差异，注意整体还是注意局部，使得人们对相同的事物看到不同的结果。

只注意到头发和衣领间的局部，可把它看成少女的侧面；而如果将少女的下巴部位看成是鼻子，少女的项链部位看成是嘴，就变成了一幅老妇人的画像。

这就是视觉的不确定性。

视觉还会有错觉。

对于图1-1右侧的图，人们会认为小圆内部的圆比大圆内部的圆要大，而实际上它们一样大。

背景的干扰使得人们产生了错觉。

眼睛还会因为光照、角度、色彩、运动等诸多因素的影响而产生幻觉[1]。

可以看出，不确定性是客观存在，这种客观存在使它受到科学家们的广泛关注和重视。

图1-1视觉感知的不确定性和错觉

在许多专业领域中，如经济分析、医疗诊断、人口预测、气象预报、矿产勘探、故障检测、军事指挥等，系统在进行分析预测时，可利用的证据和知识往往是不确定的，传统的逻辑难以对这些不确定性知识进行推理并做出判断，参考同样情况下的人类的思维却能有效的处理这