智能控制技术相关应用 .pdfVIP

智能控制技

术相关应用

交通工试1301班石洋洋0104130102

智能控制技术相关应用

摘要

现代化科学技术及计算机技术的高速发展，推动着控制理论的理论基础及具

体方法的不断完善，而将控制理论及控制工程科学应用于各个生活及生产领域的

迫切性也日渐凸显，这使得控制理论与控制工程也在不断的具体应用中有着更为

全面和系统化的发展，进而出现了智能控制技术。本文主要讲述了智能控制技术

在机电控制系统和农业工程中的应用。

关键词:智能控制技术应用机电控制系统农业工程

1智能控制

1.1智能控制的概述

控制理论创立至今经历了三个阶段:

(1)20世纪初形成，于50年代趋于成熟的以反馈和传递函数为基础的古典控制

理论;

(2)20世纪50~60年代发展起来的以状态空间分析为基础的现代控制理论；

(3)20世纪60年代中期以后，综合了人工智能、自动控制、运筹学、信息论等

多学科成果形成的智能控制理论。

古典控制和现代控制理论(以卜称传统控制)在应用中面临以下难题:

(1)传统控制系统的设计与分析建立在精确的系统数学模型基础上，而实际系统

由于存在复杂性、非线性、时变性、小确定性和小完全性等，一般无法获得精确

的数学模型；

(2)研究这类系统时，必须提出并遵循一些比较苛刻的假设，而这些假设在应用

中往往与实际小相吻合；

(3)对于某些复杂和小确定性的对象，根本无法以传统数学模型来表示，即无法

解决建模问

题;

(4)为提高性能，传统控制系统可能变得很复杂，从而增加了设备的初投资和维

修费用，降低了系统的可靠性。

智能控制理论正是针对传统控制理论的缺陷面向复杂多样的控制任务和目的发

展起来的。智能控制是人工智能和自动控制的重要研究领域，并被认为是通向自

主机器递阶道路上自动控制的顶层。

1.2智能控制的技术方法

智能控制的技术方法有神经网络控制、模糊控制、专家控制、遗传算法控制

等。在实际应用中常将几种智能控制方法融合在一起，或将智能控制和传统控制

相结合。智能控制技术主要用来解决那些用传统的方法难以解决的复杂系统的控

制问题，如智能机器人系统、航天航空控制系统、环保与能源系统等。目前，智

能控制已广泛地应用于自然科学和社会科学的各个领域。下面将以挖掘机、起重

机和压路机典型工程机械为例介绍智能控制的研究与应用。

2智能控制技术在机电控制系统中的应用

2.1以挖掘机为例，智能机械控制技术国内外研究背景

2.1.1国外对挖掘机智能控制的研究应用

1996年美国Arizona大学ShiXiaobo等进行了基于模糊逻辑和神经网络的

自主式挖掘机器人的实验研究;Bodur,M.等人提出了挖掘机器人的动态认知力

的控制方法;美国CAT公司Rocke,DavidJ.申报的专利揭示了他们所开发的自

适应挖掘控制系统及其方法。在规划方面美国CarnegieMellon大学Singh,S.

等研究了挖掘机器人任务、动作及约束条件的规划策略，提出了在作业空问和可

行动作空问进行规划的方法;Arizona大学ShiXiaobo等提出了采用有限状态机

器(FSM)的挖掘任务和动作的序列化表示方法;WangFeiyue等提出了基于力/力

矩传感器的自主挖掘机器人的实时轨迹规划方法，运用在最大力/力矩约束卜的

梯形速度曲线来产生挖掘轨迹。

2.1.2国内对挖掘机智能控制的研究应用

目前对挖掘机的智能控制研究多数集中在两方面:(1)工作装置的智能控制

(2)节能的智能控制。

2.1.2.1工作装置的智能控制

挖掘机工作装置运动是多自由度、非线性、小确定性、时变性、作业工况复

杂、作业范围大、外界干扰大，难以建立精确的控制模型，针对该特点，国内一

些研究人员采用智能制。李兰生等人提出采用专家模糊控制液压挖掘机的工作装

置;涂群章等人提出采用模糊自整定PID控制算法;周波等人设计轨迹跟踪变结

构控制系统;吕广明等人将BP神经网络算法应用于液压挖掘机的轨迹控制上;戴

群亮等人提出CMAC神经网络与常规控制相结合的控制方法。

2.1.2.2节能的智能控制节能技术研究一直是现代液压挖掘机技术发展的热

点和方向。采用节能控制系统，可提高挖掘机系统的工作效率，减少发动机的装

机容量，还有效地降低燃油消耗率，既降低成本，又提高整机的可靠性。我国近

几年才开展对