智能控制课件.ppt

第3节智能控制的特点、工具及应用3.1智能控制的特点第27页,共39页，星期六，2024年，5月（1）学习功能：智能控制器能通过从外界环境所获得的信息进行学习，不断积累知识，使系统的控制性能得到改善；（2）适应功能：智能控制器具有从输入到输出的映射关系，可实现不依赖于模型的自适应控制，当系统某一部分出现故障时，也能进行控制；第28页,共39页，星期六，2024年，5月（3）自组织功能：智能控制器对复杂的分布式信息具有自组织和协调的功能，当出现多目标冲突时，它可以在任务要求的范围内自行决策，主动采取行动。（4）优化能力：智能控制能够通过不断优化控制参数和寻找控制器的最佳结构形式，获得整体最优的控制性能。第29页,共39页，星期六，2024年，5月3.2智能控制的研究工具（1）符号推理与数值计算的结合例如专家控制，它的上层是专家系统，采用人工智能中的符号推理方法；下层是传统意义下的控制系统，采用数值计算方法。第30页,共39页，星期六，2024年，5月（2）模糊集理论模糊集理论是模糊控制的基础，其核心是采用模糊规则进行逻辑推理，其逻辑取值可在0与1之间连续变化，其处理的方法是基于数值的而不是基于符号的。第31页,共39页，星期六，2024年，5月（3）神经元网络理论神经网络通过许多简单的关系来实现复杂的函数，其本质是一个非线性动力学系统，但它不依赖数学模型，是一种介于逻辑推理和数值计算之间的工具和方法。第32页,共39页，星期六，2024年，5月（4）遗传算法遗传算法根据适者生存、优胜劣汰等自然进化规则来进行有哪些信誉好的足球投注网站计算和问题求解。对许多传统数学难以解决或明显失效的复杂问题，特别是优化问题，GA提供了一个行之有效的途径。第33页,共39页，星期六，2024年，5月（5）离散事件与连续时间系统的结合主要用于计算机集成制造系统（CIMS）和智能机器人的智能控制。以CIMS为例，上层任务的分配和调度、零件的加工和传输等可用离散事件系统理论进行分析和设计；下层的控制，如机床及机器人的控制，则采用常规的连续时间系统方法。第34页,共39页，星期六，2024年，5月3.3智能控制的应用作为智能控制发展的高级阶段，智能控制主要解决那些用传统控制方法难以解决的复杂系统的控制问题，其中包括智能机器人控制、计算机集成制造系统（CIMS）、工业过程控制、航空航天控制、社会经济管理系统、交通运输系统、环保及能源系统等。下面以智能控制在运动控制和过程控制中的应用为例进行说明。第35页,共39页，星期六，2024年，5月（1）在机器人控制中的应用智能机器人是目前机器人研究中的热门课题。J.S.Albus于1975年提出小脑模型小脑模型关节控制器（CerebellarModelArculationController，简称CMAC），它是仿照小脑如何控制肢体运动的原理而建立的神经网络模型，采用CMAC，可实现机器人的关节控制，这是神经网络在机器人控制的一个典型应用。第36页,共39页，星期六，2024年，5月E.H.Mamdan于20世纪80年代初首次将模糊控制应用于一台实际机器人的操作臂控制。目前工业上用的90%以上的机器人都不具有智能。随着机器人技术的迅速发展，需要各种具有不同程度智能的机器人。第37页,共39页，星期六，2024年，5月（2）在过程控制中的应用过程控制是指石油、化工、冶金、轻工、纺织、制药、建材等工业生产过程的自动控制，它是自动化技术的一个极其重要的方面。智能控制在过程控制上有着广泛的应用。在石油化工方面，1994年美国的Gensym公司和Neuralware公司联合将神经网络用于炼油厂的非线性工艺过程。第38页,共39页，星期六，2024年，5月在冶金方面，日本的新日铁公司于1990年将专家控制系统应用于轧钢生产过程。在化工方面，日本的三菱化学合成公司研制出用于乙烯工程模糊控制系统。将智能控制应用于过程控制领域，是过程控制发展的方向。第39页,共39页，星期六，2024年，5月第一章绪论1.1智能控制的提出传统控制方法包括经典控制和现代控制，是基于被控对象精确模型的控制方式，缺乏灵活性和应变能力，适于解决线性、时不变性等相对简单的控制问题，难以解决对复杂系统的控制。在传统控制的实际应用遇到很多难解决的问题，主要表现以下几点：第1节智能控制的发展过程第2页,共39页，星期六，2024年，5月（1）实际系统由于存在复杂性、非线性、时变性、不确定性和不完全性等，无法获得精确的数学模型