智能控制理论与方法综述

《智能控制理论与方法综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、智能控制理论与方法综述智能控制理论与方法综述壁垒-7-?@21摘要本文是一篇关于智能控制理论及方法的综述文章,重点介绍了三个方面的内容:1.智能控制问题的提出动固与背景}2.智能控制的开j成,发展和现状}3.智能控中有待深凡研究的问题.关键词鼋堡丝!∞j署≤毛一,智能控制问题的提出动因与背景设计一个控制系统时通常分为三个步骤:第一,建立并描述未施加控制时被控对象或过程的动力学特性;第二,分析控制任务需求J第三,规划和设计控制系统方案.因此,在控制系统设计时遇到的首要问题就是如何描述被控对象和过程的动力学特性.首次为控制目的而引入数学模型

2、来描述被控对象的分析方法起源于1868年,当时,麦克斯韦利用微分方程方法来解释瓦特蒸汽发动机调节系统的不稳定问题[1].本世纪20年代,布莱克,奈奎斯特和波德在贝尔实验室的一系列研究工作以及30—4O年代相继出现的拉普拉斯变换和频率域方法,为经典控制理论体系的建立奠定了基础~23.经典控制理论就是用基于描述系统输入输出的传递函数来研究单输入单输出线性定常系统的分析和设计问题.一般把经典控制理论称作第一代控制理论.60年代出现了以状态空间分析为基础的现代控制理论,系统用状态方程来描述,并在此基础L解决了系统的可控性,_口T观性问题,随后发

3、展了多变量控制,最优控制,估计理论,滤波理论,辨识理论,自适应控制理论等.同时,借锄于状态模型,揭示了系统输入输出等外部信息与系统内部信息(即状态变量)的关系,从而为有效地获取系统内部信息,实现高级控制策略开辟了广鲡的前景,把控制理论推向了一个新的里程碑,人们把它称作第二代控制理论.经典控制理论和现代控制理论在方法学上的基本特征都是依据系统的数学模型进行定量分析,按照控制任务需求,设计以数学解析结构为基础的控制规律.近几十年来,控制理论取得了显着发展,其应用范围渗透到工业过程,航空航天,核能利用以及社会大系统和日常生活等各个领域,成就是

4、巨大的.与此同时,随着科学技术和生产的迅速发展,控制域不断拓宽,对自动控制的要求不断提高,以纯数学解析为基础的控制理浩,其局限性日益明显.主要表现在以下几个方面:l.对于一些大型复杂和带不确定性的对象,难以用一般已有的物理或化学规律来描述,I}』’1{¨缺乏仃效的测试丁段或行删i仪器无法进入皱测,蹦豉无确芷划象的特性.难以建立起对象的精确数学模型;2.漫计控制系统时必须有一个性能指标判据,但是究竟应该使用哪一个判据?这个判据应计及哪些因索?’削据与系统行为的实际优良程度之问的关系如何?对这些问题的答,有时只能是模糊的,近似的,随应用场合

5、或习惯而异,因而不可避免地带有主观性,因此也难以用数学公式来描述,譬如人类的感觉指标,啤酒味道的控制指标以及工业产品的质量控制指标等.3.对象所处环境条件E【趋复杂且包含很多随机周素和不确定周素,同时存在着犬量的模糊信息和定性信息,传统控制理论对此无能为力,而定性信息在控制中事实上起着十分重要的作用.在实践中人们发现,对于那些无法获得精确数学模型的复杂系统,虽然难以用传统的控制理A设计出有效的控制器来对它们加以精确的控制,但有经验的工程技术人员却能凭借经验对它们进行很有效的控制.譬如人们在日常生活中骑自行车,骑车人并不清楚自行车(被控对

6、象)的数学模型,实际上也不会有人先去推导白行车运动的数学模型然后再根据模型加以控制,而是利甩请如直觉推理,经验和知识技巧等人娄智能行为再加上学习能力来对自行车进行控制.事实上,任何一个有效的工业控制设计,也都不能由控制理论单独完成,椰隐含着人的直觉推理.原有控制理论单纯的数学解析结构难以处理有关对象的一些定性信息和运用人的经验知识,技巧和直觉推理,难以满足对复杂控制系统的设计要求.例如PID调节器,在实际工程控制中直用得很多,但它必须有人在现场调节才能有效使用,那么能否将人调节的这部分操作由机器本身来完成昵?用机器模拟人来调节PID控制

7、器结构和参数的思维和操作,就是智能PID的设计思想因此,在原有控制理论的基础上增加智能”的部分就是势在必行了E33.二,智能控制的形成,发展和现状荚圜作为钳能科学的发源地,最早开始对智能控制进行研究,1965年着名美籍华裔学者付京孙首次提出把人上智能中启发式推理规则用于学习控制系统”),1966年Mendel进一步在空间飞行器的学习控制中应用了人工智能技术,并提出了”人工智能控制的概念),1967年Leoadel和Me~ldel首次正式使用了”智能控制”一词(5_.从7O年代开始,付京孙,Gloriso和Sarids等人从控制论角度总结

8、了人工智能技术与自适应,自学习,自组织控制的关系,正式提出了建立智能控制理论的构想,提出了智能控制就是人工智能技术与控制理论的交叉并制定了人～机交互式分级递阶智能控制的系统结构.同时在核反应堆,交通和智能机