Проектирование экспертной системы диагностики видеомагнитофонов

Саратовский Государственный Технический Университет 

Кафедра: «Системы Искусственного Интеллекта» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа

по дисциплине

Методы искусственного интеллекта в робототехнике

«Проектирование экспертной системы  диагностики видеомагнитофонов» 
 
 
 
 
 

Выполнил:  

Проверил: проф, д.т.н.. 
 
 
 
 
 
 
 

Саратов 2008

 

     Содержание 

 

    Постановка задачи 

        Необходимо спроектировать экспертную систему, выполняющую диагностику видеомагнитофонов.

      Используемая  среда разработки – Turbo Prolog.

 

     Идентификация проблемы 

    К экспертным системам относят системы, основанные на знаниях, т.е. системы, вычислительная возможность которых определяется в первую очередь наращиваемой базой знаний (БЗ) и только во вторую очередь используемыми методами.

    В ходе работ по созданию ЭС сложилась  определенная технология их разработки, включающая следующие этапы:

    1) Идентификация

    2) Концептуализация

    3) Формализация

    4) Выполнение

    5) Отладка

    6) Опытная эксплуатация

    На  этапе идентификации определяются задачи, подлежащие решению, выделяются цели разработки, ресурсы, осуществляется выбор экспертов.

    На этапе концептуализации производится содержательный анализ проблемной области, выявляются используемые понятия и их взаимосвязи, осуществляется выбор методов решения задач.

    На  этапе формализации определяются способы  представления всех видов знаний, формализуются основные понятия, определяются способы интерпретации знаний, моделируется работа системы, оценивается адекватность целям системы зафиксированных понятий, методов решения, средств представления и манипулирования знаниями.

    На  этапе выполнения осуществляется наполнение экспертом базы знаний ЭС.

    На  этапе отладки проверяется компетентность ЭС на предмет соответствия поставленных целей и  решений, выдаваемых ЭС, и исправление найденных ошибок. Этот процесс продолжается до тех пор, пока эксперт не решит, что система достигла требуемого уровня компетентности.

    На  этапе опытной эксплуатации проверяется  пригодность ЭС для конечных пользователей.

    Среди способов построения БЗ наибольшее распространение  получили логические модели и продукционные. Они вполне реализуемы на языке логического программирования Пролог.

    Предметная  область данной задачи – техническая  диагностика. Поскольку видеомагнитофон является довольно сложным устройством, состоящим из различных блоков, всегда существует возможность выхода из строя того или иного блока. Но также существует и возможность того, что человек, управляющий устройством, допустил ошибку, и устройство не может выполнить необходимую команду. Необходимо разработать экспертную систему, позволящую диагностировать неисправность и, по возможности, устранить её. 

 

     Извлечение знаний, вербальное описание 

    В качестве эксперта выступал сотрудник  организации, производящей ремонт аудио-видео  техники Кабиров Раиль. Так же использовались инструкции по эксплуатации различных видеомагнитофонов.

    Коммуникативным методом была получена информация о способах выявления неисправностей в видеомагнитофонах. Но, по словам эксперта, крайне нежелательно вмешательство в электронную аппаратуру человека, неподготовленного грамотно произвести ремонт или констатировать вид неисправности. В связи с этим разработанная экспертная система позволяет лишь установить, работоспособно ли устройство или нет, а также устранить ошибки человека, работающего с устройством. При установлении неработоспособности система предлагает обратиться в сервисный центр.

    Таким образом, мы выделим несколько неисправностей, которые могут проявляться как из-за ошибки человека, так и при поломке устройства.

    Неисправности: 

    1.Видеомагнитофон  не включается

    2.Не  загружается кассета

    3.Отсутствуют  изображение и звук

    4.Лента не движется

    5.Плохое  качество изображения, помехи

    6.Не  работает пульт дистанционного  управления

    7.Отсутствует  один из компонентов сигнала (звук или изображение)

    8.Переодический  срыв изображения и появления  шума на экране 

    После выбора существующей неисправности система задает несколько вопросов (на которые нужно ответить «да» или «нет»), и в зависимости от комбинаций ответов на заданные ответы система предложит способы устранения неисправности, в противном случае предложит обратиться в сервисный центр. 

 

     Концептуализация 

    На  этом этапе разработчики должны ответить на следующие вопросы:

• Какие типы данных нужно использовать
• Что из данных задано, а что должно быть выведено
• Имеют ли подзадачи наименования
• Имеют ли стратегии наименования
• Имеются ли ясные частичные гипотезы, которые широко используются

    Выделяются ключевые понятия, отношения и характеристики, необходимые для описания процесса решения задачи. Для каждой из неисправностей будет выбираться своя группа ключевых понятий и отношений. Рассмотрим на примере неисправности под номером 1. Магнитофон не включается. 

 
 
 

 

     Формализация 

    Этап  формализации проектирования экспертной системы предполагает выявление структуры пространства состояний, выбор методов поиска в этом пространстве, оценки полноты и степени достоверности или неопределенности информации и ограничений, накладываемых на интерпретацию данных. Социально-экономические явления и процессы зависят от большого числа параметров, что обусловливает трудности выявления структуры взаимосвязей этих параметров, поэтому использование методов многомерного статистического анализа является не только оправданным, но и необходимым. Многомерные статистические методы позволяют оценить надежность и точность выводов, сделанных на основании ограниченного статистического материала. К области приложения математической статистики могут быть отнесены задачи, связанные с исследованием поведения индивидов, семьи и других социально-экономических единиц, как представителей большой совокупности объектов

    Приведем  формализацию в виде таблицы.

Типовые дефекты занесены в таблицу по соответствующим  группам.   Михаил Сарыкин

    Таким образом, при возникновении неисправности мы можем проверить несколько возможных причин её возникновения. Если же основные возможные причины неисправности подтвердились, то можно предположить о неисправности самого устройства.

 
Описание  программы 

    Рассмотрим алгоритм работы программы на примере  

    После запуска программы предлагается список возможных неисправностей:

    1.Видеомагнитофон  не включается

    2.Не  загружается кассета

    3.Отсутствуют  изображение и звук

    4.Не  активируется режим записи

    5.Плохое  качество изображения, помехи

    6.Не  работает пульт дистанционного  управления

    7.Отсутствует  один из компонентов сигнала (звук или изображение)

    Соответствующей клавишей производим выбор, после чего предлагается ответить на два или  три вопроса 

    Например  выберем неисправность «Видеомагнитофон не включается»,

    Предложены  вопросы:

1. «Исправен ли шнур питания?»
2. «Исправна ли розетка питающей сети?»
3. «Исправен ли предохранитель?»

 

    Ответ на вопрос осуществляется клавишами

    «0 » - нет;

    «1» - да.

    На  первый вопрос отвечаем «да»,

    На  второй вопрос отвечаем «да»,

    На  второй вопрос отвечаем «нет» 

    Из  ответов на вышеуказанные вопросы  делаем вывод, что неисправен предохранитель. В случае если замена предохранителя не решила проблему, снова запускаем  программу, снова отвечаем на вопросы. В этом случае ответы на все вопросы будут «да». Так как мы проверили все основные возможности внешних причин неисправности и они, исходя из наших ответов, отсутствуют, можем предположить о внутренних причинах неисправности, т.е. о выходе из строя блока питания магнитофона. В связи с этим, программа предложит обратиться в сервисный центр.

 

    Тестирование  ЭС