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1、智能化控制技术的研究及控制系统的设计摘要:智能化控制是工业发展的趋势,有着光明的发展前途。本文针对智能化控制的发展,从模糊逻辑和模糊控制、神经网络、遗传算法等三个方面进行了分析、综合。模糊控制和神经网络之间具有很强的互补性,一方面对神经网络来说知识抽取和知识表达比较困难,而模糊信息处理方法对此却很有效;另一面,模糊模式很难从样本中直接学习规则,且在模糊推理过程中会增加模糊性,但神经网络能进行有效地学习,并且采用联想记忆而降低模糊。利用遗传算法优化模糊控制器时,优化的主要对象是隶属函数和模糊控制规则集。随着智能
2、控制的发展,模糊控制、神经网络、遗传算法三者的联系必然越来越紧密。关键词:智能控制,模糊逻辑,模糊控制,神经网络,遗传算法,控制器Abstract:Intelligentcontrolisthedevelopmenttrendoftheindustry,andithasabrightfuture.Inthispaper,accordingtothedevelopmentofintelligentcontrol,Ianalyzeandintegratethethreeaspectsoffuzzylogicand
3、fuzzycontrol,neuralnetworks,geneticalgorithms.Thereisastrongcomplementaritybetweenthefuzzycontrolandneuralnetwork,ontheonehand,itismoredifficultforneuralnetworktocarryonknowledgeextractionandknowledgerepresentation,butfuzzyinformationprocessingmethodisverye
4、ffectiveforit;ontheotherhand,fuzzypatternisdifficulttolearntherulesdirectlyfromthesample,anditwillincreasethefuzzinessinthefuzzyinferenceprocess,buttheneuralnetworkcanlearneffectively,andreducefuzzinessusingassociativememory.Whenusinggeneticalgorithmtooptim
5、izethefuzzycontroller,themainobjectistooptimizethemembershipfunctionsandfuzzycontrolrulesset.Withthedevelopmentofintelligentcontrol,thecontactbetweenfuzzycontrol,neuralnetworks,geneticalgorithmwillbecomeincreasinglytight.Keywords:Intelligentcontrol,FuzzyLog
6、ic,FuzzyControl,NeuralNetwork,GeneticAlgorithms,Controller一、智能化控制技术的研究现状与最新研究进展1.1模糊逻辑和模糊控制1.1.1模糊逻辑与模糊控制的概念1965年,加州大学伯克利分校的计算机专家LoftyZadeh提出“模糊逻辑”的概念,其根本在于区分布尔逻辑或清晰逻辑,用来定义那些含混不清,无法量化或精确化的问题,对于冯˙诺依曼开创的基于“真-假”推理机制,以及因此开创的电子电路和集成电路的布尔算法,模糊逻辑填补了特殊事物在取样分析方面的空白。
7、在模糊逻辑为基础的模糊集合理论中,某特定事物具有特色集的隶属度,他可以在“是”和“非”之间的范围内取任何值。而模糊逻辑是合理的量化数学理论,是以数学基础为根本去处理这些不精确信息。模糊控制是基于模糊逻辑描述的一个过程的控制算法。对于参数精确已知的数学模型,我们可以用Bode图或者Nyquist图来分析家其过程以获得精确的设计参数。而对一些复杂系统,如粒子反应,气象预报等设备,建立一个合理而精确的数学模型是非常困难的,对于电力传动中的变速矢量控制问题,尽管可以通过测量得知其模型,但对于多变量的且非线性12变化,
8、起精确控制也是非常困难的。而模糊控制技术仅依据与操作者的实践经验和直观推断,也依靠设计人员和研发人员的经验和知识积累,它不需要建立设备模型,因此基本上是自适应的,具有很强的鲁棒性。历经多年发展,已有许多成功应用模糊控制理论的案例,如Rutherford,Carter和Ostergaard分别应用与冶金炉和热交换器的控制装置。[1]1.1.2模糊逻辑和模糊控制的应用模糊控制理论是控制领域中非常有前途的