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智能控制的发展研究论文
智能控制的发展研究论文 摘要：本文主要介绍了智能控制技术的主要方法，并介绍了智能控制在各 行各业中的应用。关键字：自动化智能控制应用 随着信息技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，这对 自动控制技术提出犷新的挑战，促进了智能理论在控制技术中的应用，以解决用 传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。
一、智能控制的主要方法 智能控制技术的主要方法有模糊控制、基于知识的专家控制、神经网络控 制和集成智能控制等,以及常用优化算法有:遗传算法、蚁群算法、免疫算法等。
2.1模糊控制 模糊控制以模糊集合、模糊语言变量、模糊推理为其理论基础,以先验知 识和专家经验作为控制规则。其基本思想是用机器模拟人对系统的控制,就是在 被控对象的模糊模型的基础上运用模糊控制器近似推理等手段,实现系统控制。
在实现模糊控制时主要考虑模糊变量的隶属度函数的确定,以及控制规则的制定 二者缺一不可。
2.2专家控制 专家控制是将专家系统的理论技术与控制理论技术相结合,仿效专家的经 验,实现对系统控制的一种智能控制。主体由知识库和推理机构组成,通过对知识 的获取与组织,按某种策略适时选用恰当的规则进行推理,以实现对控制对象的控 制。专家控制可以灵活地选取控制率,灵活性高;可通过调整控制器的参数,适应对 象特性及环境的变化,适应性好;通过专家规则,系统可以在非线性、大偏差的情况 下可靠地工作,鲁棒性强。
2.3神经网络控制 神经网络模拟人脑神经元的活动,利用神经元之间的联结与权值的分布来 表示特定的信息,通过不断修正连接的权值进行自我学习,以逼近理论为依据进行神经网络建模,并以直接自校正控制、间接自校正控制、神经网络预测控制等方 式实现智能控制。
1.4学习控制 (1)遗传算法学习控制 智能控制是通过计算机实现对系统的控制,因此控制技术离不开优化技术。
快速、高效、全局化的优化算法是实现智能控制的重要手段。遗传算法是模拟自 然选择和遗传机制的一种搜索和优化算法,它模拟生物界/生存竞争,优胜劣汰,适 者生存的机制,利用复制、交叉、变异等遗传操作来完成寻优。遗传算法作为优 化搜索算法,一方面希望在宽广的空间内进行搜索,从而提高求得最优解的概率;
另一方面又希望向着解的方向尽快缩小搜索范围,从而提高搜索效率。如何同时 提高搜索最优解的概率和效率,是遗传算法的一个主要研究方向。
(2)迭代学习控制 迭代学习控制模仿人类学习的方法、即通过多次的训练,从经验中学会某 种技能,来达到有效控制的目的。迭代学习控制能够通过一系列迭代过程实现对 二阶非线性动力学系统的跟踪控制。整个控制结构由线性反馈控制器和前馈学习 补偿控制器组成,其中线性反馈控制器保证了非线性系统的稳定运行、前馈补偿 控制器保证了系统的跟踪控制精度。它在执行重复运动的非线性机器人系统的控 制中是相当成功的。
二、智能控制的应用 1.工业过程中的智能控制 生产过程的智能控制主要包括两个方面:局部级和全局级。局部级的智能 控制是指将智能引入工艺过程中的某一单元进行控制器设计,例如智能PID控制 器、专家控制器、神经元网络控制器等。研究热点是智能PID控制器,因为其在参 数的整定和在线自适应调整方面具有明显的优势,且可用于控制一些非线性的复 杂对象。全局级的智能控制主要针对整个生产过程的自动化,包括整个操作工艺 的控制、过程的故障诊断、规划过程操作处理异常等。
2.机械制造中的智能控制在现代先进制造系统中,需要依赖那些不够完备和不够精确的数据来解决 难以或无法预测的情况,人工智能技术为解决这一难题提供了有效的解决方案。
智能控制随之也被广泛地应用于机械制造行业,它利用模糊数学、神经网络的方 法对制造过程进行动态环境建模,利用传感器融合技术来进行信息的预处 理和综合。可采用专家系统的“Then-If”逆向推理作为反馈机构,修改控制机构或 者选择较好的控制模式和参数。利用模糊集合和模糊关系的鲁棒性,将模糊信息 集成到闭环控制的外环决策选取机构来选择控制动作。利用神经网络的学习功能 和并行处理信息的能力,进行在线的模式识别,处理那些可能是残缺不全的信息。
3.电力电子学研究领域中的智能控制 电力系统中发电机、变压器、电动机等电机电器设备的设计、生产、运行、 控制是一个复杂的过程,国内外的电气工作者将人工智能技术引入到电气设备的 优化设计、故障诊断及控制中,取得了良好的控制效果。遗传算法是一种先进的 优化算法,采用此方法来对电器设备的设计进行优化,可以降低成本,缩短计算时 间,提高产品设计的效率和质量。应用于电气设备故障诊断的智能控制技术有:模 糊逻辑、专家系统和神经网络。在电力电子学的众多应用领域中,智能控制在电 流控制PWM技术中的应用是具有代表性的技术应用方向之一,也是研究的新热 点之一。
以上的三个例子只是智能控制在各行各业应用中的一个缩影，它的作用以 及影响力将会关系国民生计。并且智能控制技术的发展也是日新月异，我们只有 时课关注智能控制技术才能跟上其日益加快的技术更新步伐。
