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1、智 能 控 制 论 文智能控制的发展与应用2008级农业电气化与自动化姓名：王宁学号： 0820080828040547 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 智能控制的发展与应用随着信息技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，这对自动控制技术提出犷新的挑战，促进了智能理论 在控制技术中的应用，以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题 。一、智能控制的主要方法智能控制技术的主要方法有模糊控制、基于知识
2、的专家控制、 神经 网络 控制和集成智能控制等, 以及常用优化算法有 : 遗传算法、蚁群算法、免疫算法等。2.1 模糊控制模糊控制以模糊集合、模糊语言变量、模糊推理为其理论基础,以先验知识和专家经验作为控制规则。其基本思想是用机器模拟人对系统的控制 , 就是在被控对象的模糊模型的基础上运用模糊控制器近似推理等手段 , 实现系统控制。在实现模糊控制时主要考虑模糊变量的隶属度函数的确定 , 以及控制规则的制定二者缺一不可。2.2 专家控制专家控制是将专家系统的理论技术与控制理论技术相结合,仿效专家的经验 , 实现对系统控制的一种智能控制。主体由知识库和推理机构组成 , 通过对知识的获取与组织, 按
3、某种策略适时选用恰当的规则进行推理 , 以实现对控制对象的控制。专家控制可以灵活地选取控制率, 灵活性高 ; 可通过调整控制器的参数, 适应对象特性及环境的变化, 适应性好 ; 通过专家规则 , 系统可以在非线性、大偏差的情况下可名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 靠地工作 , 鲁棒性强。2.3 神经网络控制神经网络模拟人脑神经元的活动, 利用神经元之间的联结与权值的分布来表示特定的信息, 通过不断修正连接的权值进行
4、自我学习 ,以逼近理论为依据进行神经网络建模, 并以直接自校正控制、间接自校正控制、神经网络预测控制等方式实现智能控制。1.4 学习控制(1) 遗传算法学习控制智能控制是通过计算 机实现对系统的控制 , 因此控制技术离不开优化技术。快速、高效、全局化的优化算法是实现智能控制的重要手段。遗传算法是模拟自然 选择和遗传机制的一种搜索和优化算法,它模拟生物界 / 生存竞争 , 优胜劣汰 , 适者生存的机制 , 利用复制、交叉、变异等遗传操作来完成寻优。遗传算法作为优化搜索算法,一方面希望在宽广的空间内进行搜索, 从而提高求得最优解的概率; 另一方面又希望向着解的方向尽快缩小搜索范围, 从而提高搜索效
5、率。如何同时提高搜索最优解的概率和效率, 是遗传算法的一个主要研究方向 。(2) 迭代学习控制迭代学习控制模仿人类学习的方法、即通过多次的训练, 从经验中学会某种技能 , 来达到有效控制的目的。迭代学习控制能够通过一系列迭代过程实现对二阶非线性动力学系统的跟踪控制。整个控制结构由线性反馈控制器和前馈学习补偿控制器组成, 其中线性反馈控制名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 器保证了非线性系统的稳定运行、前馈补偿控制器保
6、证了系统的跟踪控制精度。它在执行重复运动的非线性机器人系统的控制中是相当成功的。二、智能控制的应用1. 工业 过程中的智能控制生产过程的智能控制主要包括两个方面: 局部级和全局级。局部级的智能控制是指将智能引入工艺过程中的某一单元进行控制器设计, 例如智能 PID 控制器、专家控制器、神经元网络控制器等。研究热点是智能 PID 控制器 , 因为其在参数的整定和在线自适应调整方面具有明显的优势 , 且可用于控制一些非线性的复杂对象。 全局级的智能控制主要针对整个生产过程的自动化, 包括整个操作工艺的控制、过程的故障诊断、规划过程操作处理异常等。2. 机械制造中的智能控制在 现代 先进制造系统中
7、, 需要依赖那些不够完备和不够精确的数据来解决难以或无法预测的情况, 人工智能技术为解决这一难题提供了有效的解决方案。 智能控制随之也被广泛地应用于机械制造行业,它利用模糊数学、神经网络的方法对制造过程进行动态环境建模,利用传感器融合技术来进行信息的预处理和综合。可采用专家系统的 “ The n-If ”逆向推理作为反馈机构,修改控制机构或者选择较好的控制模式和参数。利用模糊集合和模糊关系的鲁棒性,将模糊信息集成到闭环控制的外环决策选取机构来选择控制动作。利用神经网络 的学习 功能和并行处理信息的能力,进行在线的模式识别 ,处理那些可名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -
8、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 能是残缺不全的信息。3.电力 电子 学 研究 领域中的智能控制电力系统中发电机、变压器、电动机等电机电器设备的设计、生产、运行、控制是一个复杂的过程,国内外的电气工作者将人工智能技术引入到电气设备的优化设计、故障诊断及控制中,取得了良好的控制效果。遗传算法是一种先进的优化算法,采用此 方法 来对电器设备的设计进行优化 ,可以降低成本 ,缩短 计算 时间,提高产品设计的效率和质量。应用 于电气设备故障诊断的智能控制技术有:模糊逻辑、专家系统和
9、神经网络。在电力电子学的众多应用领域中,智能控制在电流控制 PWM 技术中的应用是具有代表性的技术应用方向之一,也是研究的新热点之一。三、智能控制的现状和发展趋势从现阶段发展趋势看， 在工业过程控制中控制策略的智能化，决策支持的“专家”化已成为必然。通过知识工程方法， 将有关对象的定性知识、人的经验知识与技巧和启发式逻辑推理有效地集成起来，从而构成知识库系统， 以支持系统控制策略和算法的优选及运行状态的优化，已成为复杂工业过程控制的重要技术手段。其实质是对人的能力放大和增强。计算机集成过程系统(Computer Integrated Process System ，CIPS) 是工业过程控制进
10、入计算机时代的产物，以连续生产过程为研究对象，其目标是实现计算机集成综合自动化。虽然计算机在系统中起很大作用，但仍然是辅助工具， 人在监控级总名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 体闭环中仍然起着不可取代的关键作用。这包括人在内的系统， 实质上是一种人机智能系统， 在协同作用过程中将展现出超过人的智力和才能的能力。 但关键在于加强控制理论同生产实际密切结合，注意引入智能化方法和智能技术以及知识工程方法，逐步形成不同形式
11、的既简单又实用的控制结构和算法，使控制理论智能化和工程化， 以加快复杂工业过程控制的智能化进程。智能控制的研究领域十分广泛，除了传统控制理论外还包括：计划、学习、搜索算法、思维进化算法、复合系统、容错、纠错、重构、自主、 petri网、神经网络、模糊逻辑、粗糙集理论等。智能控制所研究的被控对象可以是某一复杂的生产过程控制系统，也可以是社会经济管理系统、 交通运输系统、环保及能源系统等，这里所说的被控对象是广义的， 它的规模可以很大， 像全球人口系统稳定性问题；也可以很小，如一个精密复杂的智能电子仪器。基于人工神经网络理论、 模糊数学理论， 模式识别理论及专家系统理论等基础理论，并融合生理学、心
12、理学、行为学、运筹学、传统控制理论等多学科的知识和方法，出现了许多有效的智能控制理论和方法，分析当前国际最新智能控制方法及应用的状况和发展趋势，智能控制的主要方法有： (1) 模糊控制 (FC)；(2) 神经网络控制 (NNC)；(3) 专家控制 (EC)；(4) 分层递阶智能控制(HIC) ；(5) 仿人智能控制(AHIC) ；(6) 集成智能控制，即将几种智能控制方法或机理融合在一起而构成的智能控制方法；(7) 组合智能控制方法，即将智能控制和传统控制有机地结合起来而形成的控制方法。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 以上的三个例子只是智能控制在各行各业应用中的一个缩影，它的作用以及影响 力将会关系国民生计。 并且智能控制技术的发展也是日新月异， 我们只有时课关注智能控制技术才能跟上其日益加快的技术更新步伐。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -