智能控制導論5

課程名稱：智能控制導論思考題1、常用的智能控制方法有哪些？專家控制、模糊控制、神經網絡控制，仿人智能控制。2、什么是專家控制？各部分作用如何？通過建立知識庫、推理機、控制器實現(xiàn)對象的控制。①知識庫存貯專家經驗，知識，規(guī)則等。②推理機制根據(jù)知識庫的經驗、規(guī)則進行知識之間的邏輯推理推出控制策略。③控制機制實施控制策略，對對象進行控制。3、什么是神經網絡控制？借用人的思維過程，取其神經元作為基本單元，讓其對系統(tǒng)輸入信息進行分析、判斷、計算，最后用于對對象的控制，既是通常所說的神經網絡控制?！裆窠浽W絡的簡化模型X:輸入Y:輸出W:權值?:閾值，給輸出造成影響的最小值，如果綜合起來還不超過該值，就可以考慮不影響輸出，與門檻電平類似。神經網絡是模仿大腦的神經元，當外界刺激達到一定的閥值時，神經元才會受刺激，影響下一個神經元4、一般智能控制系統(tǒng)有哪些環(huán)節(jié)組成？廣義對象、傳感器、信息處理、認知、規(guī)則與控制、執(zhí)行器。5、智能控制的特點及如何判斷一個控制系統(tǒng)有無智能性？智能控制特點：它是一個線性加非線性的混合控制過程具有分層信息處理和決策機構具有非線性和變結構特點多學科交叉判斷是否智能控制系統(tǒng)學習功能包括對已知知識的記憶，對未知知識的學習適應功能對象、環(huán)境的適應組織功能對各種任務、各種信息、各種動作能自行組織，協(xié)調。第二章、模糊控制一、模糊的概念（Fuzzy）模糊英文Fuzzy，就是“不清晰”，“不分明”，“含糊”，是對客觀事物的不確定性進行描述的一個詞。日常生活中許多事情表現(xiàn)出來的就是一個模糊的概念。如形容人的年齡有“年老”、“年輕”，天氣有“溫度高”、“溫度低”，汽車速度有“快”、“慢”，而且有許多語氣詞也是一種模糊的概念。如“很”，“非?！保皹O”，“略”，“大概”，“傾向于”等，形容一個人老，可以說成“略老”，“較老”，“相當老”，“很老”，“極老”，這些也是模糊概念，不同的是它把“老”這個模糊概念又分成了檔次，用的語氣詞不同，老的程度不同，這些詞叫語氣算子。天氣冷熱雨的大小風的強弱人的胖瘦年齡大小個子高低二、模糊數(shù)學經典數(shù)學，它研究的是事物的確定性。即不論做何運算總有一個明確的結果，用平常老百姓的話講就是干事情清清楚楚，利利落落，一就一，二就二，從不含糊。以經典集合為例，說一個元素，屬于該集合則特征函數(shù)為1；否則特征函數(shù)為0。而美國科學家L.A.Zaden恰恰就是利用了這點，為模糊數(shù)學的創(chuàng)立奠定了基礎，1965年，發(fā)表《模糊集合論》。他在模糊集合論中提出，將經典集合中特征函數(shù)的取值由二值邏輯擴大到閉區(qū)間[0,1]，并定義一個隸屬度函數(shù)的概念，用μa(x)表示。μa(x)的大小表示x∈A的程度，μa(x)的取值在0-1之間。這樣，許多模糊的概念就可以用數(shù)學的形式表示出來。三、模糊控制L.A.Zaden教授創(chuàng)立了模糊數(shù)學，而且還將模糊數(shù)學與控制論結合，創(chuàng)立了模糊自動控制（1973年，給出了模糊邏輯控制器的定義與定理）。1、模糊控制概念所謂模糊控制，是智能控制的一種，是以模糊數(shù)學為基礎，以計算機為工具，以模糊語言變量為輸入，在總結經驗、規(guī)則的基礎上，運用模糊推理與合成，對對象實施的一種數(shù)字控制。2、模糊控制器的結構3、模糊控制的特點模糊控制是以人們的操作經驗為基礎的，它將經驗形成規(guī)則，通過模糊推理對對象實施控制，而不需知道對象的數(shù)學模型。其突出特點是：①對被控對象模型的不敏感性；(加熱爐調火工）②通過對規(guī)則的學習、修改易于形成智能控制；③構造容易，算法易實現(xiàn)；④魯棒性好。正是由于模糊控制有這樣的優(yōu)點，所以，被廣泛應用于各個領域。

四、模糊控制技術的發(fā)展與應用現(xiàn)狀1960年柏克萊加州大學電子工程系扎德L.A.Zadeh教授，提出“模糊”的概念。1965年發(fā)表關于模糊集合理論的論文。1966年馬里諾斯（P.N.Marinos）發(fā)表關于模糊邏輯的研究報告。以后，扎德（L.A.Zadeh）又提出關于模糊語言變量的概念。1974年扎德（L.A.Zadeh）進行有關模糊邏輯推理的研究。七十年代歐洲進行模糊邏輯在工業(yè)控制方面的應用研究：實現(xiàn)了第一個試驗性的蒸汽機控制；熱交換器模糊邏輯控制試驗；轉爐煉鋼模糊邏輯控制試驗；溫度模糊邏輯控制；十字路口交通控制；污、廢水處理等。八十年代日本情況：列車的運行和停車模糊邏輯控制，節(jié)能11－14%；汽車速度模糊邏輯控制（加速平滑、上下坡穩(wěn)定）；港口集裝箱起重機的小車行走和卷揚機的運行控制；家電模糊邏輯控制（電飯煲、洗衣機、微波爐、空調、電冰箱等）。中國：在模糊理論和應用方面的研究起步較慢，但發(fā)展較快。1976年起步；1979年模糊控制器的研究；1980年模糊控制器的算法研究；1981年模糊語言和模糊文法的研究；1982年磨床研磨表面光潔度模糊控制；1984年提出語義推理的自學習方法；1986年單片微機比例因子模糊邏輯控制器；1987年我國第一臺模糊邏輯推理機；1990年起：工業(yè)控制模糊邏輯控制器：玻璃窯爐、水泥回轉窯、PVC樹脂聚合過程、功率因數(shù)補償?shù)?。自然科學基金重大項目：

“模糊信息處理與機器智能”

“模糊邏輯控制計算機系統(tǒng)”等。目前需解決的問題模糊邏輯控制技術在工業(yè)控制、家電領域有很好發(fā)展，但仍有以下問題：模糊控制器的構造：傳統(tǒng)是單片機（或微機）算法用軟件，可否開發(fā)模糊芯片或模糊微機；模糊信息與精確信息的物理轉換（硬件轉換）等；模糊控制器對環(huán)境、對象的適應技術；模糊控制系統(tǒng)的仿真軟件開發(fā)；模糊控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)；模糊控制系統(tǒng)的分析；模糊控制系統(tǒng)的學習與設計方法。模糊控制發(fā)展方向自組織、自學習、自適應，朝智能化方向發(fā)展。五、模糊控制實例1、模糊控制洗衣機傳統(tǒng)洗衣機：開環(huán)控制指令：10分鐘水流:強甩干:5分鐘模糊控制洗衣機把家庭主婦的智能、經驗轉化為自己的控制策略衣服很臟，洗衣時間長；衣服不太臟，洗衣時間稍短；棉質衣服，水流稍弱；化纖類衣服，水流稍強；

……What?---例子(續(xù))衣服非常臟，洗衣時間較長衣服臟，洗衣時間適中衣服不太臟，洗衣時間稍短……執(zhí)行器傳感器？模糊數(shù)學？01不太臟臟很臟01短中長洗衣