智能控制及其技术应用.docVIP

智能控制及其技术应用 　　摘要：本文介绍了智能控制的发展历史及相关的概念，讨论了智能控制的主要研究和应用领域，展望了智能控制发展前景。 　　关键词：自动控制；智能控制；智能系统 　　 　　 　　1、引言 　　智能控制从二十世纪60年代出现，发展迅速，各种智能控制五花八门，涉及众多的学科，对生产、生活和科研产生了重要影响，所以需要对智能控制进行一个较为全面和深入的认识。 　　智能控制是门边缘交叉学科，被广泛采用于军事航空、工业、农业、服务业等众多领域；它源于自动控制，是自动控制发展的高级阶段。 　　2、自动控制 　　自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。控制理论的发展过程一般分为三个阶段【1】： 40年代―60年代初“古典控制理论”；60年代中―70年代???期“现代控制理论”；70年代中期―至今，“大系统理论”和“智能控制理论”。 　　2.1 智能控制 　　“智能控制理论”― 智能控制理论的研究和应用是现代控制理论在深度和广度上的拓展。智能控制，在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。 　　智能控制的发展：萌芽期，20世纪60年代；深化时期，20世纪70年代―以模糊集合论为基础，智能控制在规则控制研究上取得了重要进展；迅速发展时期，20世纪80年代―专家系统技术的逐渐成熟及计算机技术的迅速发展，使得智能控制和决策的研究也取得了较大进展，神经网络理论及应用为智能控制的研究起到了重要的促进作用，从而出现了神经网络控制；20世纪90年代以来的20多年来，智能控制理论与智能化系统的发展更为迅猛。智能控制理论被誉为必威体育精装版一代的控制理论，智能控制的应用已在各个领域，“智能性”已经成为衡量“产品”和“技术”高低的标准。 　　3、智能控制的主要研究方法【2】 　　基于人工神经网络理论、模糊数学理论、模式识别理论及专家系统理论等，并融合生理学、心理学、行为学、运筹学、传统控制理论等多学科的知识和方法，出现了许多智能控制理论和方法，分析当前国际必威体育精装版智能控制方法及应用的状况和发展趋势，智能控制的主要方法有：（1）专家控制，（2）模糊控制，（3）神经网络控制，（4） 分级递阶智能控制，（5） 拟人智能控制，（6）集成智能控制，即将几种智能控制方法或机理融合在一起而构成的智能控制方法，（7）组合智能控制方法，即将智能控制和传统控制有机地结合起来而形成的控制方法，（8）混沌控制，（9）小波理论。 　　当前的研究热点是：（1）专家控制，（2）神经网络控制，（3）模糊控制，（4）混沌控制，（5）集成智能控制。 　　4、智能控制的应用 　　智能控制的应用已经十分广泛，从实验室到工业现场，从日常家用电器到先进火箭制导，从制造业到采矿业，从飞行器到武器控制，从工业机器人到康复假肢等，都有智能控制的用武之地。 　　4.1 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【2】：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。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。 　　例如生产中的监控智能化【3】。工业众多的连续生产线，如炼钢、化工、加工材料、造纸等，其生产过程需要监视和控制，以保证高性能和高可靠性。为保持具有一定精度的物理参数，确保产品优质高产，已在一些生产线或工业装置上采用了有效的智能控制模式。 　　4.2 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。机械制造行业中智能控制广泛地应用，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。 　　例如智能化新一代PCNC数控系统。它将计算机智能技术，网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。 　　4.3 日常生活中的智能控制 　　日常生活中早上出门的时候，晚上睡觉的时候，人们常常会忘记是否关好灯、窗；在寒冷的冬天，做完一天工作下班时，想回家就能吃饭洗个热水澡，但只能是想想；有赖床的习惯，每天早上在无数次闹铃声