第章 智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真

通過(guò)本章學(xué)習(xí)，應(yīng)該掌握以下內(nèi)容：第9章智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真

了解智能控制的基本知識(shí)掌握模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真方法掌握神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真方法1智能控制不同于經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論，它將傳統(tǒng)控制理論的分析和理解的洞察力與人工智能靈活地結(jié)合，是傳統(tǒng)控制理論的發(fā)展。智能控制是定性決策和定量控制相結(jié)合的多模態(tài)組合控制，能對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行有效的全局控制，具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力；同時(shí)，智能控制具有以知識(shí)表示的非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)模型表示的混合控制過(guò)程，人的知識(shí)在控制中起著重要的協(xié)調(diào)作用，系統(tǒng)在信息處理上既有數(shù)學(xué)運(yùn)算，又有邏輯和知識(shí)的推理。

9.1智能控制系統(tǒng)概述29.2模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真9.2.1模糊控制系統(tǒng)概述1.模糊控制的產(chǎn)生模糊集合與模糊控制是美國(guó)學(xué)者加利福尼亞大學(xué)教授于1965年首先提出的，至今僅40余年的時(shí)間。它是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，用語(yǔ)言規(guī)則表示方法和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，由模糊推理進(jìn)行判決的一種高級(jí)控制策略。

32.模糊邏輯的基本原理（1）模糊集合及其隸屬函數(shù)所謂集合是指具有某種特定屬性的對(duì)象的全體。模糊集合中的元素屬于該集合的程度，可在0~1之間連續(xù)變化，并以“隸屬度”來(lái)表示。模糊集合的特征函數(shù)稱(chēng)為該集合的“隸屬函數(shù)”。4（2）精確量的模糊化方法精確輸入量的模糊化方法如下：首先，根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際輸入值與設(shè)定值相比較的偏差值以及偏差的變化率來(lái)決定系統(tǒng)的精確輸入值；然后，把精確的輸入量轉(zhuǎn)換成模糊集合的隸屬函數(shù)，并在選定區(qū)間內(nèi)對(duì)連續(xù)量進(jìn)行離散化。5（3）模糊控制規(guī)則的形成根據(jù)有經(jīng)驗(yàn)的操作人員或?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，制定出若干個(gè)模糊邏輯控制規(guī)則，并加以形式化數(shù)字處理后，存入計(jì)算機(jī)，就可得到模糊控制規(guī)則。根據(jù)模糊集合和模糊關(guān)系理論，對(duì)于不同的模糊規(guī)則，可以用不同的模糊推理方法。（4）解模糊方法從經(jīng)過(guò)模糊推理得到的模糊集合中，取出一個(gè)相對(duì)最能代表這個(gè)模糊集合的單值的過(guò)程，稱(chēng)作解模糊。63.模糊控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)74.模糊控制器的設(shè)計(jì)模糊控制器的設(shè)計(jì)步驟如下：（1）選擇合理的模糊控制器結(jié)構(gòu)（2）確定模糊控制規(guī)則①選定描述控制器輸入和輸出變量的語(yǔ)言詞匯②確定模糊集③確定模糊控制表（3）確定模糊化和解模糊策略，制定控制表（4）確定模糊控制器的參數(shù)89.2.2模糊邏輯工具箱及其應(yīng)用1．GUI工具（1）模糊推理系統(tǒng)編輯器（FISEditor）9（3抱）模襖糊規(guī)刻則編扯輯器彩（R奧ul病e聾Ed凱it艦or沖）10（4漫）模革糊規(guī)巧則觀雄察器許（R棋ul孫e惡Vi柱ew訂er絮）11（5棄）輸稿出曲含面觀屠察器懲（S雕ur撕fa環(huán)ce融V誰(shuí)ie革we罰r）122．故命令姻行工傷作方喊式用戶(hù)唐除可雪以利煙用G廁UI季工具猛建立牲模糊噴控制探系統(tǒng)暑外，賺還可采以通線過(guò)命俗令行千工作克方式科來(lái)使攏用模賠糊邏著輯工餐具箱助。133．狼模糊呼控制杰器與拒Si傳mu灶li含nk努的連侍接將模港糊系尺統(tǒng)嵌坐入S壞im東ul旱in烤k中季的步騰驟如白下：（1嗚）載軋入模社糊推悟理系豈統(tǒng)（2稅）打縮慧開(kāi)S旋im尾ul主in硬k模樂(lè)型新建湊一個(gè)鋪Si軋mu構(gòu)li毒nk紛仿真品模型紀(jì)，將追Fu巷zz躲y坊Lo傲gi狠c攪Co孫nt零ro訂ll勺er壇或F教uz戀zy誘L芳o(jì)g屠ic爆C柄on帝tr灣ol滋le皺r串wi籌th共R巾ul重ev廳ie茫we悄r模圣塊拖繞到模貢型中俊。雙仰擊其艙圖標(biāo)夜，出裂現(xiàn)圖在9-縣10敵所示嚼的對(duì)撥話框恭。在F洪IS理F蟲(chóng)il臘e獅to融s行tr輔uc慮tu今re臂文本襖框中次輸入漿模糊勿推理徐系統(tǒng)啟的名化稱(chēng)，俱單擊際“O禮K”副按鈕揀，則棒將工傭作區(qū)的中的鞠FI半S結(jié)拌構(gòu)與漏模糊羅控制遮器連浪接起激來(lái)。149.綱3粒神摸經(jīng)網(wǎng)意絡(luò)控結(jié)制系事統(tǒng)設(shè)巷計(jì)與輔仿真9.文4.凝1乎神兔經(jīng)網(wǎng)遷絡(luò)概婆述1．紫神經(jīng)諷網(wǎng)絡(luò)行的產(chǎn)睬生與滔發(fā)展人工籍神經(jīng)批網(wǎng)絡(luò)頁(yè)（A攔rt渾if耕ic揚(yáng)ia駛l豪Ne館ur碑a(chǎn)l噴N樂(lè)et作wo擋rk伸，簡(jiǎn)廚稱(chēng)A算NN亭）是釘由大棟量簡(jiǎn)摔單的靜處理況單元劈燕組成島的非偶線性紐奉、自秘適應(yīng)偏、自婚組織現(xiàn)系統(tǒng)失，它憂是在田現(xiàn)代搬神經(jīng)悅科學(xué)碎研究脂成果紛的基散礎(chǔ)上蓄，試遲圖通輔過(guò)模賴(lài)擬人蛙類(lèi)神壩經(jīng)系魂統(tǒng)對(duì)慚信息銅進(jìn)行正加工士、記殃憶和然處理農(nóng)的方兄式，陸設(shè)計(jì)搖出一果種具皂有人褲腦風(fēng)稍格的傲信息拒處理顛系統(tǒng)險(xiǎn)。152.缺神站經(jīng)網(wǎng)雪絡(luò)的竿特點(diǎn)神經(jīng)緣瑞網(wǎng)絡(luò)權(quán)是由僅大量?jī)?yōu)的神圣經(jīng)元覺(jué)廣泛進(jìn)互連浙而成捎的系封統(tǒng)，帥它的喜這一吧結(jié)構(gòu)賞特點(diǎn)居決定鞭著神艘經(jīng)網(wǎng)看絡(luò)具掛有高聰速信票息處役理的削能力攪。由沙于神可經(jīng)網(wǎng)古絡(luò)中枯神經(jīng)格元個(gè)強(qiáng)數(shù)眾亡多以芽及整鐵個(gè)網(wǎng)晚絡(luò)存概儲(chǔ)信虧息容秒量的昂巨大竿，使半得它重具有褲很強(qiáng)絕的不嗓確定宵性信露息處肝理能倉(cāng)力。艦即使櫻輸入煩信息搖不完祥全、罷不準(zhǔn)另確或根模糊悟不清鄰，神睛經(jīng)網(wǎng)從絡(luò)仍盼然能慘夠聯(lián)功想存斜在于降記憶魂中的自事物客的完魄整圖隸像163.頌神玻經(jīng)網(wǎng)舌絡(luò)的馬學(xué)習(xí)裹規(guī)則①花有導(dǎo)枕師學(xué)養(yǎng)習(xí)有導(dǎo)監(jiān)師學(xué)誕習(xí)不連但需貨要學(xué)廁習(xí)用坑的輸隱入事什例(漿也稱(chēng)首訓(xùn)練白樣本蜜，通擾常為掙一矢侍量)言，同壞時(shí)還拘需要懂與之萄對(duì)應(yīng)磨的表寧示所客需期建望輸殘出的懶目標(biāo)辦矢量知。進(jìn)意行學(xué)尼習(xí)時(shí)輩，首吹先計(jì)再算一嚼個(gè)輸眨入矢鼠量的宏網(wǎng)絡(luò)錫輸出咸，然瞧后和輕相應(yīng)層的目像標(biāo)輸釣出比競(jìng)較，乘比較旋結(jié)果妻的誤單差用壤來(lái)按芹規(guī)定產(chǎn)的算岡法改說(shuō)變加籍權(quán)。17②伍無(wú)導(dǎo)舌師學(xué)送習(xí)無(wú)導(dǎo)域師學(xué)票習(xí)不攏要求組有目蔑標(biāo)矢戴量，彼網(wǎng)絡(luò)旁通過(guò)嘉自身銜的“胖經(jīng)歷冰”來(lái)蠶學(xué)會(huì)紛某種質(zhì)功能草，在促學(xué)習(xí)宣時(shí)，姨關(guān)鍵痰不在企于網(wǎng)悲絡(luò)實(shí)艱際輸回出怎撲樣與魔外部底的期讓望輸膚出相昆一致流，而然在于厘調(diào)整薯權(quán)重活以反譯映學(xué)丟習(xí)樣只本的撓分布葛，因葬此，獨(dú)整個(gè)秩訓(xùn)練機(jī)過(guò)程什實(shí)質(zhì)遺是抽牲取訓(xùn)泥練樣德本集較的統(tǒng)忽計(jì)特拼性。189.笛3.有2方B紡P桶神經(jīng)耽網(wǎng)絡(luò)1.墊B辣P(pán)隊(duì)神經(jīng)鼻網(wǎng)絡(luò)傾的結(jié)加構(gòu)192．罷BP攀神蝦經(jīng)網(wǎng)咬絡(luò)的刪學(xué)習(xí)收算法反向患傳播處法的族基本修思路宜:從實(shí)惰際輸喚出與如標(biāo)準(zhǔn)局輸出貧之間阻的方泄差出籮發(fā)，接沿網(wǎng)表絡(luò)內(nèi)驅(qū)信號(hào)敗傳輸郊的相胡反方豎向逐痰層推糧算出著每一藏層輸搬出的絮相應(yīng)窄偏差隆，據(jù)受此調(diào)年查各浸層單粒元間筋的聯(lián)蜓結(jié)權(quán)港值及野每個(gè)澆單元首的閾誘值，株經(jīng)一濱系列貿(mào)樣本喇?dāng)?shù)據(jù)果的訓(xùn)那練，夕使網(wǎng)肅絡(luò)趨羞向穩(wěn)納定，魚(yú)達(dá)到橫所要嫩求的反性能枕。203.遼BP快網(wǎng)絡(luò)英的不揮足與雨改進(jìn)（1俱）B美P網(wǎng)啦絡(luò)的秀不足①威訓(xùn)練針次數(shù)刪多，謀使得柜學(xué)習(xí)崖效率近低，醬收斂嬸速度放慢，嚇需要葵較長(zhǎng)解的訓(xùn)膏練時(shí)競(jìng)間。完全筐不能拴訓(xùn)練巖。形成劈燕局部赴極小鋒而得勸不到襪全局癥最優(yōu)段。網(wǎng)絡(luò)慌隱含芹層的鴨層數(shù)總和神滾經(jīng)元儲(chǔ)數(shù)的服選擇聚尚無(wú)膏理論熟上的形指導(dǎo)任，一拌般根黃據(jù)經(jīng)公驗(yàn)或朗者通益過(guò)反坦復(fù)實(shí)天驗(yàn)確悶定。網(wǎng)絡(luò)雷的學(xué)耍習(xí)和扶記憶滴具有兔不穩(wěn)鍬定性咳，如臂果增蔥加了圾學(xué)習(xí)彈樣本漏，訓(xùn)譯練好秤的網(wǎng)善絡(luò)就扒需要低從頭蒙開(kāi)始腎重新偶訓(xùn)練找，對(duì)黨于以津前的悉權(quán)值建和閾原值是甚沒(méi)有片記憶茶的。21（2玩）B晝P網(wǎng)愈絡(luò)的隱改進(jìn)①出引入起動(dòng)量父項(xiàng)為了侵提高唯網(wǎng)絡(luò)蹤蝶的訓(xùn)欣練速逐度，嬸在權(quán)曉值調(diào)獄整公躲式中鋤增加含一動(dòng)你量項(xiàng)瓶，動(dòng)舒量項(xiàng)攪反映己了以蟻前積全累的超調(diào)整窗經(jīng)驗(yàn)癢，對(duì)宇于k未時(shí)刻巷的調(diào)錦整能狠起到秧阻尼張作用賓。當(dāng)體誤差周曲面違出現(xiàn)腸驟然息起伏許時(shí)，丸可減馳少振析蕩趨笑勢(shì)，彩提高狡訓(xùn)練以速度喬。變步批長(zhǎng)法變步爹長(zhǎng)法列的思透想為葛：當(dāng)棄連續(xù)叮兩次浴迭代女其梯陳度方搞向相考同時(shí)虹，表訪明下違降太巨慢，誰(shuí)這時(shí)魂可使禍步長(zhǎng)育加倍孕；當(dāng)際連續(xù)也兩次砍迭代扣其梯牽度方狡向相拜反時(shí)拐，表未明下扔降過(guò)眠頭，焦這時(shí)觸可使琴步長(zhǎng)株減半醬。224.殼網(wǎng)絡(luò)走結(jié)構(gòu)旦的設(shè)猾計(jì)（1屬）確證定輸新入、脾輸出饅神經(jīng)皆元個(gè)真數(shù)（2鐵）確雄定隱凍含層否數(shù)和檔隱含療層神偵經(jīng)元拾個(gè)數(shù)（3令）初酬始權(quán)斃值的棟選?。?穴）學(xué)坑習(xí)速懸率的練選?。?矩）期性望誤惹差的蹈選取235.存神經(jīng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)銜的訓(xùn)混練（1英）收脹集和覆整理炭樣本肥數(shù)據(jù)采用酬BP絞神經(jīng)初網(wǎng)絡(luò)福方法爸建模色的首繁要和歷前提局條件門(mén)是有庭足夠押多典福型性且好和蛋精度蹲高的距樣本惰。而賀且，漸為監(jiān)各控訓(xùn)嚇練過(guò)調(diào)程使懇之不有發(fā)生丸“過(guò)例擬合窮”和稍評(píng)價(jià)劃建立竭的網(wǎng)任絡(luò)模提型的伍性能器和泛橫化能牛力，罵必須犧將收綱集到刻的數(shù)蟲(chóng)據(jù)隨療機(jī)分擊成訓(xùn)悉練樣隱本、枝檢驗(yàn)騰樣本要和測(cè)瓜試樣贈(zèng)本3揀部分?jǐn)?shù)。（2欄）神句經(jīng)網(wǎng)菠絡(luò)訓(xùn)音練BP勒網(wǎng)絡(luò)決的訓(xùn)格練是寶應(yīng)用潔誤差秧反傳沈原理?yè)?，不劑斷調(diào)趨整網(wǎng)廊絡(luò)權(quán)附值，誘使網(wǎng)闖絡(luò)模滋型輸織出值母與已逆知訓(xùn)角練樣亭本輸打出值漫之間滾的誤栗差平蒼方和饑達(dá)到疊最小嗽或小遺于某必一期剝望值饑。249.紫3.轎3捐神經(jīng)鍵網(wǎng)絡(luò)泊工具蔽箱及廢其應(yīng)侮用1．明圖形墳用戶(hù)次界面裁GU國(guó)I“C巡壽re擁at毛