智能控制學習心得.doc

201*級碩士期末論文智能控制學習心得課 程 智 能 控 制 姓 名 * 學 號 * 專 業(yè) * 201*年 *月 * 日智能控制學習心得 這學期在老師的帶領下，學習了智能控制課程。其中深入學習了啟發(fā)式學習，專家系統(tǒng)，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡等內(nèi)容。老師的教學方式很開放，打破了原來單純老師講學生聽的舊傳統(tǒng)，要求大家通過自己做課件，提高學習的自主性，對智能控制能夠有更深入的了解。當然自己做的課件也有不明白，講不懂的地方，老師用他淵博的知識給我們把細節(jié)進行深入講解，大家學得津津有味，對課程內(nèi)容的，理解也更加深刻。通過智能控制的學習，不單單學習了新的內(nèi)容，對以前的知識也做到了查漏補缺，老師深入講解了PID控制和為什么系統(tǒng)要研究動態(tài)穩(wěn)定性等問題，還舉了通俗易懂的例子，介紹了系統(tǒng)辨識與自適應是怎么一會兒事。由于我當時的作業(yè)做的事模糊控制相關的內(nèi)容，所以這次心得主要介紹模糊控制的內(nèi)容。1.1模糊控制介紹模糊控制是以模糊數(shù)學理論，及模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理等作為理論基礎，以傳感器技術、計算機技術和自動控制理論作為技術基礎的一種新型自動控制理論和控制方法。模糊控制是控制理論發(fā)展的高級階段的產(chǎn)物，屬智能控制的范疇，而且也是人工智能控制的一種新類型。模糊控制是一種基于規(guī)則的控制，它直接采用語言型控制規(guī)則，出發(fā)點是現(xiàn)場操作人員的控制經(jīng)驗或相關專家的知識，在設計中不需要建立被控對象的精確的數(shù)學模型，因而使得控制機理和策略抑郁接受與理解，設計簡單，便于應用。基于模糊原理的模糊系統(tǒng)具有萬能逼近的特點。相比于常規(guī)控制辦法，模糊控制有以下幾點優(yōu)勢：（1）模糊控制是在操作人員經(jīng)驗控制基礎上實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，無需建立精確的數(shù)學模型，是解決不確定系統(tǒng)的有效途徑之一；（2）模糊控制具有很強的魯棒性，被控對象參數(shù)的變化對模糊控制的影響不大，可用于非線性、時變、時滯的系統(tǒng)，并能獲得很好的控制效果；（3）由離散計算得到的控制查詢表，提高了控制系統(tǒng)的實時性、快速性；（4）控制機理符合人們對過程控制作用的直觀描述和思維邏輯，是人工智能的再現(xiàn)，屬于智能控制范疇。1.2模糊控制理論的發(fā)展趨勢自1965年L.A.Zadeh提出模糊控制集合論以來，模糊控制無論在理論和應用方面都有很大的發(fā)展，而且正在迅速完善和發(fā)展。根據(jù)其發(fā)展過程，可以將其歸納成三個階段。1.2.1基本模糊控制基本模糊控制的核心是基本模糊控制器，它是一種最簡單最基本的模糊控制器，能夠完成許多生產(chǎn)過程的控制。基本控制器的控制規(guī)則建立在總結(jié)操作者對被控過程進行的手動控制策略基礎上，或歸納設計者對被控過程認識的模糊信息基礎上，是按一定語言規(guī)則進行控制的。基本模糊控制適用于控制那些具有高度非線性，或參數(shù)隨工作點變動較大，或交叉耦合嚴重，或環(huán)境因素干擾強烈的被控過程，而不適用與獲得精確數(shù)學模型和數(shù)學模型不確定或多變的一類被控過程。 基本模糊控制器的優(yōu)點可歸納為：（1） 設計出的模糊控制器模擬操作人員的操作經(jīng)驗，控制規(guī)則不受任何約束，可以完全是不可解析的，便于同有實踐經(jīng)驗的操作者一起討論修改，可以定性地采納好的控制思想；（2） 應用計算機實現(xiàn)模糊控制，便于采用自然語言對被控過程的運行施加影響；（3） 這種控制規(guī)則具有較大的通用性，通過較小的修改與組合就可適用于不同的被控過程；（4） 對系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)的變化具有較強的適用性。至今，在農(nóng)業(yè)工程、環(huán)保工程、紡織工程、機電工程乃至生物工程、醫(yī)學以及管理科學等領域得到了廣泛應用。1.2.2自調(diào)整，自組織，自適應模糊控制上面論述了基本模糊控制器的許多優(yōu)點，而且至今基本模糊控制器仍在廣泛應用。但是在一些復雜的過程控制中，有時很難精確地確定、完整地總結(jié)出控制策略。由于被控過程的非線性、高階次、時變性以及隨機干擾等因素，基本模糊控制將模糊控制規(guī)則表現(xiàn)的有些粗糙或者不夠完善，這都會不同程度地影響控制效果。即使控制策略比較完善，若總是按一套固定不變的策略進行控制，其效果也不甚理想。為了彌補基本模糊控制的這些不足，模糊控制器要向自調(diào)整、自組織、自適應和自學習的方向發(fā)展。自調(diào)整、自組織、自適應模糊控制的基本特點為：（1） 無須知道被控對象的數(shù)學模型，控制算法不固定，可以通過在線修改控制規(guī)則或改變某幾個參數(shù)而產(chǎn)生變化；（2） 能直接利用模糊控制規(guī)則；（3） 模糊控制器的適應性不局限于某一對象，可通過自組織適應不同的對象；（4） 可以生產(chǎn)具有通用性、儀表化的模糊控制器。1.2.3人工智能模糊控制 基本模糊控制器無法適應實時的大過程，自適應模糊控制器雖然能部分解決時變問題，但其適應性往往是有限的，往往允許調(diào)整的范圍也不是很大。因此，尋求新的模糊控制方法，真正實現(xiàn)智能控制，使系統(tǒng)具有非常高度的智能是大勢所趨，勢在必行。當代模糊控制的發(fā)展趨勢主要可歸納為以下幾個方面：（1） 硬件模糊邏輯芯片和模糊計算機的研制（2） 高度智能化模糊控制理論與應用研究模糊邏輯、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡、混沌這些當代智能技術的新四步正在相互滲透、緊密結(jié)合，將是促使高度智能化模糊控制研究的關鍵。1.3研究對象模糊控制研究的對象一般具有三方面的特點：（1） 對象模型不確定，包括兩層意思，一是模型未知或知之甚少；二是模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)可能在很大范圍內(nèi)變化；（2） 具有非線性特性；（3） 對象具有復雜的任務和要求。1.4模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)迷糊控制系統(tǒng)是一種經(jīng)過改造后的自動控制系統(tǒng)，而且還是一種智能自動控制系統(tǒng)。它以模糊數(shù)學、模糊語言形式的知識表示和模糊輯推理為理論基礎，是采用計算機控制技術構(gòu)成的一種具有反饋通道的、閉環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)字控制系統(tǒng)4。它的組成核心是具有智能功能的模糊控制器，這也是它與傳統(tǒng)自動控制系統(tǒng)的根本區(qū)別之處。模糊控制系統(tǒng)是一個集合體，它通常由被控對象、傳感器系統(tǒng)（或稱測量裝置）、控制器和執(zhí)行機構(gòu)等環(huán)節(jié)組成，如圖1-1所示。圖1-1 模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 模糊控制器也稱模糊邏輯控制器。由于采用的模糊控制規(guī)則是由模糊集合論中模糊條件語句來描述的，因此，模糊控制器也是一種語言型控制器，故也稱為模糊語言控制器。一般的模糊控制器基本機構(gòu)如圖1-2所示。 圖1-2 一般模糊控制器的基本結(jié)構(gòu) 其中各環(huán)節(jié)的主要功能如下：（1） 模糊化：這部分的功能是將輸入的精確量轉(zhuǎn)化為模糊量（其中輸入量包括外界的參考輸入、系統(tǒng)的輸出或狀態(tài)等），并將輸入量進行處理，使其變成模糊控制器要求的輸入量，接著進行尺度變換，使其變換到各次的論域范圍，并進行模糊化處理，是原先精確的輸入量變成模糊量，用相應的模糊集合表示。（注意：有時把模糊化部分作為模糊控制器的外部部分。）根據(jù)圖1-2所示要求，若參考輸入量為r，系統(tǒng)輸出量為y，則計算e=r-y和e=de/dt分別為控制器輸入的偏差和偏差變化率。（2） 知識庫：知識庫中包含了具體應用應用領域中的知識和要求的控制目標，通常由數(shù)據(jù)庫和模糊控制規(guī)則庫兩部分組成。這其中，數(shù)據(jù)庫主要包括語言變量的隸屬函數(shù)、尺度變換因子以及模糊空間的分級數(shù)等；規(guī)則庫還包括了用模糊語言變量表示的一系列控制規(guī)則，它們反映了控制專家的經(jīng)驗和知識等。（3） 模糊推理：它是模糊控制器的重要組成部分，具有模擬人的基于模糊概念的推理能力，其推理是基于模糊邏輯中的蘊含關系以及推理規(guī)則來進行的。（4） 清晰化：它的主要功能是將模糊推理所得的控制量（模糊量）變換為實際用于用于控制的清晰量，包含兩部分內(nèi)容：其一，將模糊的控制量經(jīng)清晰化處理變換為表示在論域范圍的清晰量；其二，將表示在論域范圍的清晰量經(jīng)尺度變換轉(zhuǎn)換成實際的控制量。1.5模糊控制器的基本類型（1）按輸入輸出量分 1）單變量模糊控制器 A.單輸入單輸出模糊控制器（一維模糊控制器） B.雙輸入單輸出模糊控制器（二維模糊控制器） C.三維模糊控制器2）多變量模糊控制器 A.多輸入單輸出模糊控制器 B.雙輸入多輸出模糊控制器（2）按本質(zhì)分 1）并聯(lián)結(jié)構(gòu)復合型模糊控制器 2）串聯(lián)結(jié)構(gòu)復合型模糊控制器 3）多模結(jié)構(gòu)復合型模糊控制器（3） 按控制功能分 1）變結(jié)構(gòu)模糊控制器 2）自組織模糊控制器 3）自適應模糊控制器（4） 按智能化程度分 1）模糊專家系統(tǒng) 2）模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器 A.復合型模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器 B.融合型模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器 1.6模糊控制的缺點 （1）模糊控制的設計尚缺乏系統(tǒng)性，這對復雜系統(tǒng)的控制是難以奏效的。所以如何建立一套系統(tǒng)的模糊控制理論，以解決模糊控制的機理、穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)化設計方法等一系列問題。 （2）如何獲得模糊規(guī)則及隸屬函數(shù)即系統(tǒng)的設計辦法，這在目前完全憑經(jīng)驗進行。 （3）信息簡單的模糊處理將導致系統(tǒng)的控制精度降低和動態(tài)品質(zhì)變差。若要提高精度則必然增加量化級數(shù)，從而導致規(guī)則搜索范圍擴大，降低決策速度，甚至不能實時