智能控制學(xué)習(xí)心得

1、201*級(jí)碩士期末論文智能控制學(xué)習(xí)心得課 程 智 能 控 制 姓 名 * 學(xué) 號(hào) * 專(zhuān) 業(yè) * 201*年 *月 * 日智能控制學(xué)習(xí)心得 這學(xué)期在老師的帶領(lǐng)下，學(xué)習(xí)了智能控制課程。其中深入學(xué)習(xí)了啟發(fā)式學(xué)習(xí)，專(zhuān)家系統(tǒng)，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容。老師的教學(xué)方式很開(kāi)放，打破了原來(lái)單純老師講學(xué)生聽(tīng)的舊傳統(tǒng)，要求大家通過(guò)自己做課件，提高學(xué)習(xí)的自主性，對(duì)智能控制能夠有更深入的了解。當(dāng)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(shí)給我們把細(xì)節(jié)進(jìn)行深入講解，大家學(xué)得津津有味，對(duì)課程內(nèi)容的，理解也更加深刻。通過(guò)智能控制的學(xué)習(xí)，不單單學(xué)習(xí)了新的內(nèi)容，對(duì)以前的知識(shí)也做到了查漏補(bǔ)缺，老師深入講解了PID

2、控制和為什么系統(tǒng)要研究動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性等問(wèn)題，還舉了通俗易懂的例子，介紹了系統(tǒng)辨識(shí)與自適應(yīng)是怎么一會(huì)兒事。由于我當(dāng)時(shí)的作業(yè)做的事模糊控制相關(guān)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(xué)理論，及模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量及模糊邏輯推理等作為理論基礎(chǔ)，以傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制理論作為技術(shù)基礎(chǔ)的一種新型自動(dòng)控制理論和控制方法。模糊控制是控制理論發(fā)展的高級(jí)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(lèi)型。模糊控制是一種基于規(guī)則的控制，它直接采用語(yǔ)言型控制規(guī)則，出發(fā)點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專(zhuān)家的知識(shí)，在設(shè)計(jì)中不需要建立被控對(duì)象的精確的數(shù)學(xué)模型

3、，因而使得控制機(jī)理和策略抑郁接受與理解，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，便于應(yīng)用。基于模糊原理的模糊系統(tǒng)具有萬(wàn)能逼近的特點(diǎn)。相比于常規(guī)控制辦法，模糊控制有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：（1）模糊控制是在操作人員經(jīng)驗(yàn)控制基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制，無(wú)需建立精確的數(shù)學(xué)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(qiáng)的魯棒性，被控對(duì)象參數(shù)的變化對(duì)模糊控制的影響不大，可用于非線性、時(shí)變、時(shí)滯的系統(tǒng)，并能獲得很好的控制效果；（3）由離散計(jì)算得到的控制查詢表，提高了控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、快速性；（4）控制機(jī)理符合人們對(duì)過(guò)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(shì)自1965年L.A.Za

4、deh提出模糊控制集合論以來(lái)，模糊控制無(wú)論在理論和應(yīng)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(guò)程，可以將其歸納成三個(gè)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(jiǎn)單最基本的模糊控制器，能夠完成許多生產(chǎn)過(guò)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(duì)被控過(guò)程進(jìn)行的手動(dòng)控制策略基礎(chǔ)上，或歸納設(shè)計(jì)者對(duì)被控過(guò)程認(rèn)識(shí)的模糊信息基礎(chǔ)上，是按一定語(yǔ)言規(guī)則進(jìn)行控制的?；灸：刂七m用于控制那些具有高度非線性，或參數(shù)隨工作點(diǎn)變動(dòng)較大，或交叉耦合嚴(yán)重，或環(huán)境因素干擾強(qiáng)烈的被控過(guò)程，而不適用與獲得精確數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型不確定或多變的一類(lèi)被控過(guò)程。 基本模糊控制器的優(yōu)點(diǎn)

5、可歸納為：（1） 設(shè)計(jì)出的模糊控制器模擬操作人員的操作經(jīng)驗(yàn)，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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(yīng)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)模糊控制，便于采用自然語(yǔ)言對(duì)被控過(guò)程的運(yùn)行施加影響；（3） 這種控制規(guī)則具有較大的通用性，通過(guò)較小的修改與組合就可適用于不同的被控過(guò)程；（4） 對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)的變化具有較強(qiáng)的適用性。至今，在農(nóng)業(yè)工程、環(huán)保工程、紡織工程、機(jī)電工程乃至生物工程、醫(yī)學(xué)以及管理科學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。1.2.2自調(diào)整，自組織，自適應(yīng)模糊控制上面論述了基本模糊控制器的許多優(yōu)點(diǎn)，而且至今基本模糊控制器仍在廣泛應(yīng)用。但是在一些復(fù)雜的

6、過(guò)程控制中，有時(shí)很難精確地確定、完整地總結(jié)出控制策略。由于被控過(guò)程的非線性、高階次、時(shí)變性以及隨機(jī)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(huì)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(jìn)行控制，其效果也不甚理想。為了彌補(bǔ)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(yīng)和自學(xué)習(xí)的方向發(fā)展。自調(diào)整、自組織、自適應(yīng)模糊控制的基本特點(diǎn)為：（1） 無(wú)須知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，控制算法不固定，可以通過(guò)在線修改控制規(guī)則或改變某幾個(gè)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(yīng)性不局限于某一對(duì)象，可通過(guò)自組織適應(yīng)不

7、同的對(duì)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(wú)法適應(yīng)實(shí)時(shí)的大過(guò)程，自適應(yīng)模糊控制器雖然能部分解決時(shí)變問(wèn)題，但其適應(yīng)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(shí)現(xiàn)智能控制，使系統(tǒng)具有非常高度的智能是大勢(shì)所趨，勢(shì)在必行。當(dāng)代模糊控制的發(fā)展趨勢(shì)主要可歸納為以下幾個(gè)方面：（1） 硬件模糊邏輯芯片和模糊計(jì)算機(jī)的研制（2） 高度智能化模糊控制理論與應(yīng)用研究模糊邏輯、專(zhuān)家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、混沌這些當(dāng)代智能技術(shù)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(guān)鍵。1.3研究對(duì)象模糊控制研究的對(duì)象一般具有三

8、方面的特點(diǎn)：（1） 對(duì)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(duì)象具有復(fù)雜的任務(wù)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(guò)改造后的自動(dòng)控制系統(tǒng)，而且還是一種智能自動(dòng)控制系統(tǒng)。它以模糊數(shù)學(xué)、模糊語(yǔ)言形式的知識(shí)表示和模糊輯推理為理論基礎(chǔ)，是采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)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(dòng)控制系統(tǒng)的根本區(qū)別之處。模糊控制系統(tǒng)是一個(gè)集合體，它通常由被控對(duì)象、傳感器系統(tǒng)（或稱(chēng)測(cè)量裝置）、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等環(huán)節(jié)組成，如圖1-1所示。

9、圖1-1 模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 模糊控制器也稱(chēng)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(yǔ)句來(lái)描述的，因此，模糊控制器也是一種語(yǔ)言型控制器，故也稱(chēng)為模糊語(yǔ)言控制器。一般的模糊控制器基本機(jī)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(jìn)行處理，使其變成模糊控制器要求的輸入量，接著進(jìn)行尺度變換，使其變換到各次的論域范圍，并進(jìn)行模糊化處理，是原先精確的輸入量變成模糊量，用相應(yīng)的模糊集合表示。（注意：有時(shí)把模糊化部分作為模糊控制

10、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(jì)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(shí)庫(kù)：知識(shí)庫(kù)中包含了具體應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域中的知識(shí)和要求的控制目標(biāo)，通常由數(shù)據(jù)庫(kù)和模糊控制規(guī)則庫(kù)兩部分組成。這其中，數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括語(yǔ)言變量的隸屬函數(shù)、尺度變換因子以及模糊空間的分級(jí)數(shù)等；規(guī)則庫(kù)還包括了用模糊語(yǔ)言變量表示的一系列控制規(guī)則，它們反映了控制專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)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(yùn)含關(guān)系以及推理規(guī)則來(lái)進(jìn)行的。（4） 清晰化：它的主要功能是將模糊推理所得的控

11、制量（模糊量）變換為實(shí)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(shí)際的控制量。1.5模糊控制器的基本類(lèi)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(fù)合型模糊控制器 2）串聯(lián)結(jié)構(gòu)復(fù)合型模糊控制器 3）多模結(jié)構(gòu)復(fù)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(yīng)模糊控制器（4） 按智能化程度分 1）模糊專(zhuān)家系統(tǒng) 2）模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器 A.復(fù)合型模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器 B.融合型模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器 1.6模糊控制的缺點(diǎn) （1）模糊控制的設(shè)計(jì)尚缺乏系統(tǒng)性，這對(duì)復(fù)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(jī)理、穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法等一系列問(wèn)題。 （2）如何獲得模糊規(guī)則及隸屬函數(shù)即系統(tǒng)的設(shè)計(jì)辦法，這在目前完全憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。 （3）信息簡(jiǎn)單的模糊處理將導(dǎo)致系統(tǒng)的控制精度降低和動(dòng)態(tài)品質(zhì)變差。若要提高精度則必然增加量化級(jí)數(shù)，從而導(dǎo)致規(guī)則搜索范圍擴(kuò)大，降低決策速度，甚至不能實(shí)時(shí)