№№ п/п

Обозначение параметра

Название параметра

Единица измерения

Диапазон значений

1

Vr

Скорость резания

об/мин

A, B, C

2

Vm

Подача

мм/с

10-180 с шагом 10

3

T

Виды траектории

Круговая (T=0), по участкам 1(T=1), ..., по участкам 6(T=6)

4

I

Инструмент

алмазный (I=1), на бакелитовой основе (I=2), на эльборовой основе (I=3)

5

G

Геометрические параметры инструмента

тор (G=tor), линия (G=line), макс.радиус вращения Rm, угол контакта инструмента и детали J, угол заточки S

6

Ds

Размер детали

мм

10,300,800

7

Dm

Материал детали

Титан1 (Dm=1), Титан2 (Dm=2), Жаропрочная сталь (Dm=3)

8

Da

Требования к детали по точности

1, 2, 3

9

Dar

Достигнутая точность детали

1, 2, 3

№№ п/п

Ds

Dm

Da

Dar

Управляющее воздействие

Достоверность

Прим.

1

10

1

1

Vr=A, Vm=10, T=0, I=1, G=tor

0,98

2

10

2

2

Vr=B, Vm=10, T=1, I=1, G=line, Rm=40, J=80, S=60

0,95

3

300

2

Vr=B, Vm=20, T=2, I=1, G=tor

0,92

4

300

3

Vr=C, Vm=40, T=3, I=2, G=line, Rm=50, J=75, S=75

0,97

5

800

2

2

1

Vr=B, Vm=60, T=4, I=2, G=line, Rm=60, J=70, S=70

0,94

6

800

< 3

Vr=C, Vm=80, T=6, I=3, G=line, Rm=60, J=60, S=75

0,90

7

800

3

Vr=B, Vm=40, T=6, I=3, G=line, Rm=60, J=60, S=75

0,90

Основы программирования в системе CLIPS.
CLIPS (C Language Integrated Production System) начала разрабатываться в космическом центре Джонсона NASA в 1984 году. Сейчас CLIPS и документация на этот инструмент свободно распространяется через интернет (). Язык CLIPS свободен от недостатков предыдущих инструментальных средств для создания ЭС, основанных на языке LISP. Язык CLIPS получил большое распространение в государственных организациях и учебных заведениях благодаря низкой стоимости, мощности, эффективности и переносимости с платформы на платформу. Например, даже Web-ориентированный инструментарий JESS (Java Expert System Shell), использующий язык представления знаний CLIPS, приобрел достаточную известность в настоящее время.
Следует отметить, что несмотря на многочисленные преимущества функционального программирования, некоторые задачи лучше решать в терминах объектно-ориентированного программирования (ООП), для которого характерны три основные возможности: ИНКАПСУЛЯЦИЯ (работа с классами), ПОЛИМОРФИЗМ (работа с родовыми функциями, поддерживающими различное поведение функции в зависимости от типа аргументов), НАСЛЕДОВАНИЕ (поддержка абстрактных классов). ООП поддерживает многие языки, в том числе Smalltalk, C++, Java, Common LISP Object System (CLOS). Язык CLIPS, в свою очередь, вобрал в себя основные преимущества С++ и CLOS.
Читатель может познакомиться с языком CLIPS, получив через Интернет полный комплект документации на английском языке, или прочитав изданную на русском языке книгу. В данном разделе лекции дается краткое неформальное введение в CLIPS, необходимое для программирования учебных задач.
Отличительной особенностью CLIPS являются конструкторы для создания баз знаний (БЗ):

Конструкторы не возвращают никаких значений, в отличии от функций, например:
(deftemplate person
(slot name)
(slot age)
(multislot friends))
(deffacts people
(person (name Joe) (age 20))
(person (name Bob) (age 20))
(person (name Joe) (age 34))
(person (name Sue) (age 34))
(person (name Sue) (age 20)))
Пример функции:
(deffunction factorial (?a)
(if (or (not (integerp ? a)) (< ? a0)) then
(printout t "Factorial Error!" crlf)
else
(if (= ? a0) then
1
else
(*? a (factorial ($-$ ? a1))))))
Правила в CLIPS состоят из предпосылок и следствия. Предпосылки также называют ЕСЛИ-частью правила, левой частью правила или LHS правила (left-hand side of rule). Следствие называют ТО-частью правила, правой частью правила или RHS правила (right-hand side of rule).
Пример правила представлен ниже:
(deftemplate data (slot x) (slot y))
(defrule twice
(data (x ? x) (y =(*2 ? x)))
)
(assert (data (x2) (y4)); f-0
(data (x3) (y9))); f-1
Здесь самая распространенная в CLIPS функция assert добавляет новые факты в список правил. В противоположность assert функция retract удаляет факты из списка фактов, например:
(defrule vis11
?doors < — (fit ? wdfit)
(test (eq ? wdfit no))

(assert (EVIDENCE OF MAJOR ACCIDENT))
(retract ? doors))
В этом правиле проверяется наличие факта doors и в случае его отсутствия факт doors удаляется из списка фактов задачи.
Функция modify является также весьма распространенной. Она позволяет в определенном факте поменять значение слота, например,
(deftemplate age (slot value))
(assert (age (value young)))
(modify 0 (value old))
Следующий пример описывает представление данных в виде фактов, объектов и глобальных переменных. Примеры фактов:
(voltage is 220 volt)
(meeting (subject "AI") (chief "Kuzin") (Room "3240"))
В первой строке приведен упорядоченный факт, во второй - неупорядоченный, в котором порядок слотов не важен.
CLIPS поддерживает следующие типы данных: integer, float, string, symbol, external-address, fact-address, instance-name, instance-address.

String — это строка символов, заключенная в двойные кавычки.
Пример string: "expert", "Phil Blake", "состояние $-0$", "quote=\"
CLIPS поддерживает следующие процедурные функции , реализующие возможности ветвления, организации циклов в программах и т.,п.:

Функции CLIPS описываются в книгах. Среди логических функций (возвращающих значения true или false) следует выделить следующие группы:

• функции булевой логики: and, or, not
• функции сравнения чисел: =, , >, , <,
• предикативные функции для проверки принадлежности проверяемому типу: integerp, floatp, stringp, symbolp, pointerp (относится ли аргумент к xternal-address), numberp (относится ли аргумент к integer или float), lexemerp (относится ли аргумент к string или symbol), evenp (проверка целого а четность), oddp (проверка целого на нечетность), multifildp (является ли аргумент составным полем).
• Функции сравнения по типу и по значению: eq, neq

Среди математических функций следует выделить следующие группы:

• Стандартные: +, -, *, /, max, min, div (целочисленное деление), abs (абсолютное значение), float (преобразование в тип float), integer (преобразование в тип integer)
• Расширенные: sqrt (извлечение корня), round (округление числа), mod (вычисление остатка от деления)
• Тригонометрические: sin, sinh, cos, cosh, tan, tanh, acos, acosh, acot, acoth, acsc, acsch, asec, asech, asin, asinh, atan, atanh, cot, coth, csc, csch, sec, sech, deg-grad (преобразование из градусов в секторы), deg-rad (преобразование из градусов в радианы), grad-deg (преобразование из секторов в градусы), rad-deg (преобразование из радиан в градусы)
• Логарифмические: log, log10, exp, pi

Среди функций работы со строками следует назвать функции:

Функции работы с составными величинами являются одной из отличительных особенностей языка CLIPS. В их число входят:

Функции ввода-вывода используют следующие логические имена устройств:

Собственно функции ввода-вывода следующие:

Среди двух десятков команд CLIPS следует назвать основные команды при работе со средой CLIPS:

В рамках нашего краткого описания опустим список функций для работы с методами родовых функций и список функций для работы с классами, объектами, слотами, обработчиками сообщений. С этим можно ознакомиться по документации. Список сообщений об ошибках приведен в.
В завершение следует иметь в виду, что CLIPS может не удовлетворительно работать в реальном времени, когда потребуется время реакции менее 0,1 сек.В этом случае надо исследовать на разработанном прототипе механизмы вывода для всего множества правил предметной области на различных по производительности компьютерах. Как правило, современные мощные компьютеры Intel обеспечивают работу с продукционными системами объемом 1000--2000 правил в реальном времени. Веб-ориентированные средства на базе JAVA (системы Exsys Corvid, JESS) являются более медленными, чем, например, CLIPS 6.0 или OPS-2000. Поэтому CLIPS - лучший на сегодня выбор для работы в реальном времени среди распространяемых свободно оболочек ЭС, разработанных на C++.

Программирование в CLIPS экспертной системы управления технологическим процессом.
Программа ЭС управления ТП по обработке деталей сложной формы, разработанная на основе, выглядит следующим образом.
Листинг 7.1. Программа ЭС управления ТП по обработке деталей сложной формы.
Эта программа сохраняется в виде файла с именем, например, robot.clp, далее в среде CLIPS выполняются команды: clear; load robot.clp; reset и run. Эта программа начинает работать. Входные воздействия заданы в данном примере через deffacts initial-state.
Активизация правил БЗ для конкретных воздействий, заданных в программе, дает конфликтное множество (базу целей) - правила rule5 и rule6_7, а затем по критерию максимальной достоверности первым выбирается управляющее воздействие на систему низшего уровня:
Rule5: Vr=B, Vm=60, T=4, I=2, G= line, Rm=60, J=70, S=70
В реальной жизни входные воздействия поступают через оператор read (ввод данных с заданного устройства), например, следующим образом:
(defrule Dar_parameter
(declare (salience 9101))
(Dar ? num)

(printout t "Ds parameter has value "crlf"
1) 10 "crlf" 2) 300 "crlf" 3) 800 "crlf" Choose 1—3 ")
(assert (Dar =(read))))
Читателю предлагается самостоятельно дописать правила останова программы (halt) по условиям Da=Dar или достижению заданного значения Ds, а также правила для проверки граничных условий. Дотошный читатель, разобравшийся в программе, может спросить, зачем мне CLIPS, если такую простую программу я могу написать на любом языке программирования. Во-первых, это учебный пример с простейшей базой знаний. Во-вторых, в реальной жизни база знаний содержит сотни правил, управляющие параметры постоянно считываются с датчиков и видеокамер, и сразу же отрабатывается поиск в сети продукций новых управляющих воздействий. Простой программой в таком случае не обойтись.
Примером более сложной программы для решения задачи планирования последовательности действий робота (лекция 3,) является фрагмент программы Д. Грим-шоу (). Эта программа управления роботом по перекладыванию кубиков. Начальное состояние положения кубиков в стеке 1 и стеке 2 определяется путем перечисления кубиков сверху вниз. Задавая различные комбинации в deffacts initial-state, мы получим конкретные последовательности действий робота.
(deftemplate goal
(slot move)
(slot on-top-of))
(deffacts initial-state
(stack A B C)
(stack D E F)
(goal (move C) (on-top-of E)))
(defrule move-directly
?goal < — (goal (move ?block1) (on-top-of ?block2))
?stack-1 < — (stack ?block1 $?rest1)
?stack-2 < — (stack ?block2 $?rest2)

(retract ?goal ?stack-1 ?stack-2)
(assert (stack $?rest1))
(assert (stack ?block1 ?block2 $?rest2))
(printout t ?block1 "moved on top of" ?block2 crlf))
(defrule move-to-floor >
?goal < — (goal (move ?block1) (on-top-of floor))
?stack-1 < — (stack ?block1 $?rest)

(retract ?goal ?stack-1)
(assert (stack ?block1))
(assert (stack $?rest))
(printout t ?block1 "moved to the floor." crlf))
(defrule clear-upper-block
(goal (move ?block))
(stack ?top $? ?block $?)

(assert (goal (move ?top) (on-top-of floor))))
(defrule clear-lower-block
(goal (on-top-of ?block))
(stack ?top $? ?block $?)

(assert (goal (move ?top) (on-top-of floor))))
Результат работы CLIPS в данном случае будет следующий:
CLIPS$>$ (run)
A moved to the floor.
B moved to the floor.
D moved to the floor.
C moved on top of E
CLIPS$>$
В завершение лекции читателю может быть рекомендована книга Ж.Гурратано, содержащая множество примеров программирования ЭС на основе CLIPS.
Итак, завершающий вывод по данной лекции. Экспертные системы является эффективным и универсальным инструментом для таких задач. Они работают. Их могут уже не называть экспертными системами. Их могут называть просто системами управления, системами мониторинга, системами диагностики. Суть от этого не меняется. Мощные базы знаний, заложенные в создаваемые человеком аппаратно-программные комплексы, позволяют строить новое поколение интеллектуальных робототехнических систем.