计算机控制技术课件于海生第6章先进控制技术幻灯片.ppt

3.神经网络自适应控制 （1）神经网络自校正控制 1)直接自校正控制 2)间接自校正控制 神经网络间接自校正自适应控制的结构框图如下图所示。 （2）神经网络模型参考控制 a) 直接模型参考控制 b) 间接模型参考控制 4.神经网络内模控制 在内模控制中，系统的正向模型与实际系统并联, 两者输出之差被用作反馈信号，此反馈信号又由前向通道的滤波器及控制器进行处理。下图给出了内模控制的神经网络实现。其中，被控对象的正向模型及控制器（逆模型）均由神经网络实现，滤波器仍然是常规的线性滤波器。 6.3 专家控制技术 6.3.1 专家系统 1.专家系统结构 右图为理想专家系统的结构图，主要包括接口、知识库、黑板、解释器、推理机等部分。 2.建造专家系统的步骤 建立专家系统的步骤一般如下： 1）设计初始数据库 (1)问题知识化 (2)知识概念化 (3)概念形式化 (4)形式规则化 (5)规则合法化 2）原型机的开发与试验 3）知识库的改进与归纳 6.3.2 专家控制介绍 专家控制系统大致可以分为以下几类： 1.基于规则的专家自整定控制 基于规则的自整定控制器结构如下图所示。 2.专家监督控制 如下图所示为专家监督控制系统结构框图。 3.混合型专家控制 4. 仿人智能控制 6.3.3 专家控制基本思想 1.专家控制的知识表示 知识表示方法有以下几种: 1）产生式规则表示法：其规则的一般形式为： IF 条件l AND 条件2 … AND 条件N THEN 结论或动作 2）框架表示法 3) 状态空间表示法：状态空间可表示为三元组 ,其中 表示初始状态集合， 表示操作集合， 表示目标状态集合。 4）混合表示法：混合表示法包括两种结合:①框架与规则相结合；②数学模型与基于规则的技术相结合。 5）其他知识表达形式：例如语义网络、谓词逻辑等等。 2.专家控制的推理与控制策略 专家控制的推理机制可以表示为如下模型： 专家控制往往带有模糊性、不确定性和不完全性，因此专家控制的推理计算过程也要具备某种不确定性。通过将知识库中的知识赋予相应的可信度，在推理过程中完成可信度的转移和计算，可以得到带有可信度的推理结果。从这一意义上讲，推理的方式可以分为以下几种: 1）演绎推理 2）归纳推理 3）确定性推理 专家控制的推理策略主要有以下几种： ①数据驱动控制策略 ②目标驱动控制策略 ③双向推理控制策略 6.3.4 专家控制组织结构 专家控制系统的一般结构下图所示，这种系统的组织结构有两个显著特点： ①知识库可以由定量知识与定性知识分离构造。 ②用户可以通过知识获取系统直接地与内部规则，进而间接地与数值算法进行交互，以便操作人员可以对控制系统进行离线的修改和在线的监督干预。 6.4 预测控制技术 预测控制是一类控制算法的统称，其中有动态矩阵控制（DMC, Dynamic Matrix Control）、模型算法控制（MAC, Model Algorithmic Control）、预测控制（PC，Predictive Control）以及广义预测控制（GPC，Generalized Predictive Control）等。 预测控制系统如下图所示，主要由内部模型、预测模型、参考轨迹和预测控制算法组成。 6.4.1 内部模型 内部模型即为被控对象的阶跃响应或脉冲响应，下图通过实验方法采集对象的阶跃响应或脉冲响应，分别以 和 表示。 对象的阶跃响应如图a）所示，采样周期为 ，对每个采样时刻 有对应的响应值 ，从 开始变化直到 时刻对象趋向稳态值 ，其中 为截断步长。这有限个响应信息 的集合就是对象的内部模型。 对象的脉冲响应如图b）所示，采样周期为 ，对每个采样时刻 有对应的响应值 ，从 开始变化直到 时刻对象趋向稳态值 ，其中 为截断步长。这有限个响应信息 的集合就是对象的内部模型。 6.4.2 预测模型 根据内部模型的信息，预测未来的控制量及响应，即构成预测模型。 1.基于阶跃响应的开环预测模型 2.基于脉冲响应的开环预测模型 3.闭环预测模型 6.4.3 预