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时间:2020-03-09
《智能控制理论及应用 教学课件 作者 韩力群 第一章 绪论.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、智能控制理论及应用绪论1.1什么是智能控制经典控制和现代控制理论的统称为传统控制,其理论体系比较完整,解决了系统的可观、可控和稳定性问题,但只适用于被控对象可用数学模型描述的线性定常系统。智能控制是人工智能与控制理论交叉的产物,是传统控制理论发展的高级阶段。智能控制是针对系统的复杂性、非线性和不确定性而提出来的,因此对于这一类系统,其解决问题的能力和水平明显高于传统控制。1.1什么是智能控制传统控制和智能控制的主要区别:传统控制方法在处理复杂化和不确定性问题方面能力很低;智能控制在处理复杂性、不确定性方面能力较高。智能控制系
2、统的核心任务是控制具有复杂性和不确定性的系统,而控制的最有效途径就是采用仿人智能控制决策。传统控制是基于被控对象精确模型的控制方式;智能控制的核心是基于知识进行智能决策,采用灵活机动的决策方式迫使控制朝着期望的目标逼近。1.1.1传统控制和智能控制传统控制和智能控制的统一:智能控制擅长解决非线性、时变等复杂的控制问题,而传统控制适于解决线性、时不变等相对简单的控制问题。智能控制的许多解决方案是在传统控制方案基础上的改进,因此,智能控制是对传统控制的扩充和发展,传统控制是智能控制的一个组成部分。在这个意义上,传统控制和智能控制
3、可以统一在智能控制的框架下,而不是被智能控制所取代。1.1什么是智能控制1.1.1传统控制和智能控制(1)不确定性的模型模型未知或知之甚少;模型的结构和参数可能在很大范围内变化。(2)高度的非线性(3)复杂的任务要求例如,要求系统对一个复杂的任务具有自行规划和决策的能力;要求除了实现对各被控物理量定值调节外,还要实现整个系统的自动启停、故障的自动诊断以及紧急情况的自动处理等功能。1.1什么是智能控制1.1.2智能控制应用对象的特点(1)分层递阶的组织结构(2)多模态控制(3)自学习能力(4)自适应能力(5)自组织能力(6)优
4、化能力1.1.3智能控制的基本特点1.1什么是智能控制1.2智能控制系统的主要类型1965年L.A.扎德教授创立了模糊集合理论,为模糊控制奠定了基础。70年代中期以E.H.曼德尼为代表的一批学者提出了模糊控制的概念,标志着模糊控制的正式诞生,并在控制领域得到了较快的发展和实际的应用,成为智能控制领域中的一个重要分支,在其后的20年中已有很多模糊控制在实际中获得应用成功的例子。1.2.1模糊控制与常规控制方法相比,模糊控制有以下特点:①模糊控制完全是在操作人员控制经验基础上实现对系统的控制,无需建立数学模型,是解决不确定性系统
5、的一种有效途径。②模糊控制具有较强的鲁棒性,被控对象参数的变化对模糊控制的影响不明显,可用于非线性、时变、时滞系统的控制。③由离线计算得到控制查询表,提高了控制系统的实时性。④控制的机理符合人们对过程控制作用的直观描述和思维逻辑,为智能控制应用打下了基础。1.2智能控制系统的主要类型1.2.1模糊控制模糊控制器的一般结构1.2智能控制系统的主要类型1.2.1模糊控制为了部分地表现出人脑的某些智能特性,人们从结构和信息处理机制模拟的角度建立了生物神经网络的模型,即人工神经网络。人工神经网络虽然反映了人脑功能的基本特性,但远不是
6、自然神经网络的逼真描写,而只是它的某种简化、抽象和模拟。1.2.2神经网络控制1.2智能控制系统的主要类型人工神经网络具有几个突出的特点:①可以充分逼近任意复杂的非线性关系;②所有定量或定性的信息都分布贮存于网络内的各神经元的连接上,故有很强的鲁棒性和容错性;③采用并行分布处理方法,使得快速进行大量运算成为可能;④可学习和自适应不知道或不确定的系统。1.2智能控制系统的主要类型1.2.2神经网络控制神经网络控制的3种典型结构(a)PID控制(b)模型参考自适应控制(c)前馈反馈控制1.2智能控制系统的主要类型1.2.2神经网
7、络控制1.2智能控制系统的主要类型专家系统是人工智能应用领域最成功的分支之一,始于60年代中期。随着应用的不断成功,专家系统技术越来越受人们的重视。80年代专家系统的概念和方法被引入控制领域,促进了专家控制系统的研究和应用,它在控制领域的应用已涉及到控制系统辅助设计、分析和专家控制等方面。1.2.3专家控制系统1.2智能控制系统的主要类型1.2.3专家控制系统专家控制系统具有如下特点:①它在一定程度上模拟人的思维活动规律,能进行自动推理,善于应付各种变化,具有透明性和灵活性。②它可以不断监督生产过程,实现特定性能指标下的优化
8、控制,能处理大量低层信息,可进行操作指导。③相对传统控制,扩展了许多功能,如复杂系统的高质量控制,故障诊断和容错控制,参数和算法的自动修改,不同算法的组合等。④深层知识的引入,可以弥补专家经验的不足,可以自然地消除决策冲突。直接专家控制系统框图(b)间接专家控制系统框图1.2智能控制系统的
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