第十章智能控制的应用及研究展望.docx

第十章 智能控制的应用与研究展望 教学内容 介绍智能控制的应用研究领域与现状 ,目前存在的问题 ,进一步需要研究的方向 ,并对智能控制的发展做了展望。 教学重点 智能控制的应用研究现状 ,目前存在的问题 ,进一步需要研究的方向。 教学难点 智能控制目前存在的问题 ,进一步需要研究的方向。 教学方法 讲授为主。 教学要求 比较深入地了解智能控制的研究领域和现状 ,进一步研究的方向。 10.1 智能控制的应用研究领域与现状 教学内容 教学重点 教学方法 教学要求  本小节介绍智能控制应用示例。 智能控制应用领域和示例。 课堂教学为主。 了解智能控制的应用领域。 智能控制的应用研究和应用基础研究是一幅多彩多姿的图像。 从实验室到工业现场、 从家用电器到火箭制导、从制造业到采矿业、从飞行器到武器控制、从轧钢机到邮件处理机 ,都有不少应用实例。 下面就智能控制的几个主要应用研究和应用基础研究领域 ,举例略加介绍。 智能机器人规划与控制 智能机器人的应用范围是十分广泛的 ,从地面机械手和移动机器人到太空飞行机器人及海洋深处的水下机器人 ,都有智能机器人的身影 ,因此不乏这类应用的例子。机器人研究者们所 关心的主要研究方向之一是机器人运动的规划与控制。给出一个规定的任务之后 ,首先必须做出满足该任务要求的运动规划 ; 然后 ,这个规划再由控制来执行 ,该控制足以使机器人适当地产生所期望的运动。 2.生产过程的智能监控 许多工业连续生产线 ,如轧钢、化工、炼油、材料加工、造纸和核反应等 ,其生产过程需要 监视和控制 ,以保证高性能和高可靠性。为保持物理参数具有一定的精度 ,确保产品的优质高 产,已在一些连续生产线或工业装置上采用了有效的智能控制模式。例如 ,旋转水泥窑的模糊 控制、 汽车工业的高级模糊逻辑控制、轧钢机的神经控制、分布式材料加工系统、 分级智能 材料处理、智能 pH 值过程控制、塑料剪切过程的智能控制、工业锅炉的递阶智能控制以及核反应器的知识基控制等。 3.自动加工系统的智能控制 计算机集成加工系统 (CIMS) 和柔性加工系统 (FMS) 在近年来迅速发展。 在一个复杂的加工 过程中 ,不同条件下的多种操作是必要的 ,以求保证产品质量。环境的不确定性以及系统硬件和软件的复杂性 ,向控制工程师们设计和实现有效的集成控制系统提出挑战。 4.智能故障检测与诊断 故障检测和诊断与过程监控密切相关。 一个高级的过程控制系统应当具有故障自动检测和 自诊断能力 ,以保证系统工作的高度可靠性。智能故障检测与诊断 (IFDD) 系统是一个问题求 解的计算机系统 ,也是一种智能控制系统。 它一般由知识库 (故障信息库 ) 、诊断推理机构、 接 口和数据库等组成。 典型的 IFDD 系统有太空站热过程控制系统的故障诊断、 火电站锅炉给 水过程控制系统的故障检测与诊断和雷达故障诊断专家系统等。 5.飞行器的智能控制 飞行过程控制一直是自动控制的重要应用研究领域之一。 大多数商用飞机都装备有可供选 择的自动降落系统的自动驾驶仪。 现有的自动降落系统仅在一定的操作安全范围内才能可靠 地工作 ,而且无法在强烈下降气流下运行。当出现严重紊流扰动时 ,一般的自动驾驶系统也难 以对付。为了提高飞行器降落过程的可靠性和稳定性 ,智能控制被引入到飞行过程控制 ,特别 是飞机的倾斜 (flare) 和降落 (landing) 控制。 6.医疗过程智能控制 早从 70 年代中叶起 ,专家系统技术就被成功的应用于各种医疗领域。 作为医用智能过程控 制的新例子 ,让我们介绍一个用于控制手术过程中麻醉深度的病人平均动脉血压 (MAP) 的模 糊逻辑控制系统。 MAP 是衡量麻醉深度的重要参数。在该控制系统的设计和实现时 ,采用模 糊关系函数和语言规则。本系统已在许多不同的外科手术中得到成功应用。 7.智能仪器 随着微电子技术、微机技术、人工智能技术和计算机通讯技术的迅速发展 ,自动化仪器正 朝着智能化、系统化、模块化和机电仪一体的方向发展 ,微型计算机或微处理机在仪器中的 广泛应用 ,已成为仪器的核心组成部件之一 ,它能够实现信息的记忆、判断、处理、执行以及 测控过程的操作、监视和诊断 ,并把这类仪器称为 “智能仪器 ”。 讨论 智能控制有哪些应用领域 ?举例说明 10.2 智能控制应用研究的存在问题 教学内容 教学重点 教学难点 教学方法 教学要求  智能控制应用研究存在的问题。 智能控制应用研究存在的问题。 为什么智能控制应用研究会存在这样的问题。 课堂讲授与组织学生讨论相结合。 了解智能控制应用研究的存在问题 ,为进一步研究问题做思考。 目前 ,智能控制研究已形成一股不小的热潮 ,并促进智能控制及其它学科与部门的发展。冷 静地分析这股热潮 ,发现有不少问题值