智能控制導(dǎo)論5

課程名稱：智能控制導(dǎo)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(guò)建立知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)象的控制。①知識(shí)庫(kù)存貯專家經(jīng)驗(yàn)，知識(shí)，規(guī)則等。②推理機(jī)制根據(jù)知識(shí)庫(kù)的經(jīng)驗(yàn)、規(guī)則進(jìn)行知識(shí)之間的邏輯推理推出控制策略。③控制機(jī)制實(shí)施控制策略，對(duì)對(duì)象進(jìn)行控制。3、什么是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制？借用人的思維過(guò)程，取其神經(jīng)元作為基本單元，讓其對(duì)系統(tǒng)輸入信息進(jìn)行分析、判斷、計(jì)算，最后用于對(duì)對(duì)象的控制，既是通常所說(shuō)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。●神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化模型X:輸入Y:輸出W:權(quán)值?:閾值，給輸出造成影響的最小值，如果綜合起來(lái)還不超過(guò)該值，就可以考慮不影響輸出，與門(mén)檻電平類(lèi)似。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模仿大腦的神經(jīng)元，當(dāng)外界刺激達(dá)到一定的閥值時(shí)，神經(jīng)元才會(huì)受刺激，影響下一個(gè)神經(jīng)元4、一般智能控制系統(tǒng)有哪些環(huán)節(jié)組成？廣義對(duì)象、傳感器、信息處理、認(rèn)知、規(guī)則與控制、執(zhí)行器。5、智能控制的特點(diǎn)及如何判斷一個(gè)控制系統(tǒng)有無(wú)智能性？智能控制特點(diǎn)：它是一個(gè)線性加非線性的混合控制過(guò)程具有分層信息處理和決策機(jī)構(gòu)具有非線性和變結(jié)構(gòu)特點(diǎn)多學(xué)科交叉判斷是否智能控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)功能包括對(duì)已知知識(shí)的記憶，對(duì)未知知識(shí)的學(xué)習(xí)適應(yīng)功能對(duì)象、環(huán)境的適應(yīng)組織功能對(duì)各種任務(wù)、各種信息、各種動(dòng)作能自行組織，協(xié)調(diào)。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(duì)客觀事物的不確定性進(jìn)行描述的一個(gè)詞。日常生活中許多事情表現(xiàn)出來(lái)的就是一個(gè)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(chē)速度有“快”、“慢”，而且有許多語(yǔ)氣詞也是一種模糊的概念。如“很”，“非?！?，“極”，“略”，“大概”，“傾向于”等，形容一個(gè)人老，可以說(shuō)成“略老”，“較老”，“相當(dāng)老”，“很老”，“極老”，這些也是模糊概念，不同的是它把“老”這個(gè)模糊概念又分成了檔次，用的語(yǔ)氣詞不同，老的程度不同，這些詞叫語(yǔ)氣算子。天氣冷熱雨的大小風(fēng)的強(qiáng)弱人的胖瘦年齡大小個(gè)子高低二、模糊數(shù)學(xué)經(jīng)典數(shù)學(xué)，它研究的是事物的確定性。即不論做何運(yùn)算總有一個(gè)明確的結(jié)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(jīng)典集合為例，說(shuō)一個(gè)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(guó)科學(xué)家L.A.Zaden恰恰就是利用了這點(diǎn)，為模糊數(shù)學(xué)的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)，1965年，發(fā)表《模糊集合論》。他在模糊集合論中提出，將經(jīng)典集合中特征函數(shù)的取值由二值邏輯擴(kuò)大到閉區(qū)間[0,1]，并定義一個(gè)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(xué)的形式表示出來(lái)。三、模糊控制L.A.Zaden教授創(chuàng)立了模糊數(shù)學(xué)，而且還將模糊數(shù)學(xué)與控制論結(jié)合，創(chuàng)立了模糊自動(dòng)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(xué)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)為工具，以模糊語(yǔ)言變量為輸入，在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、規(guī)則的基礎(chǔ)上，運(yùn)用模糊推理與合成，對(duì)對(duì)象實(shí)施的一種數(shù)字控制。2、模糊控制器的結(jié)構(gòu)3、模糊控制的特點(diǎn)模糊控制是以人們的操作經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，它將經(jīng)驗(yàn)形成規(guī)則，通過(guò)模糊推理對(duì)對(duì)象實(shí)施控制，而不需知道對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。其突出特點(diǎn)是：①對(duì)被控對(duì)象模型的不敏感性；(加熱爐調(diào)火工）②通過(guò)對(duì)規(guī)則的學(xué)習(xí)、修改易于形成智能控制；③構(gòu)造容易，算法易實(shí)現(xiàn)；④魯棒性好。正是由于模糊控制有這樣的優(yōu)點(diǎn)，所以，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

四、模糊控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀1960年柏克萊加州大學(xué)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(guān)于模糊集合理論的論文。1966年馬里諾斯（P.N.Marinos）發(fā)表關(guān)于模糊邏輯的研究報(bào)告。以后，扎德（L.A.Zadeh）又提出關(guān)于模糊語(yǔ)言變量的概念。1974年扎德（L.A.Zadeh）進(jìn)行有關(guān)模糊邏輯推理的研究。七十年代歐洲進(jìn)行模糊邏輯在工業(yè)控制方面的應(yīng)用研究：實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)試驗(yàn)性的蒸汽機(jī)控制；熱交換器模糊邏輯控制試驗(yàn)；轉(zhuǎn)爐煉鋼模糊邏輯控制試驗(yàn)；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(chē)的運(yùn)行和停車(chē)模糊邏輯控制，節(jié)能11－14%；汽車(chē)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(jī)的小車(chē)行走和卷?yè)P(yáng)機(jī)的運(yùn)行控制；家電模糊邏輯控制（電飯煲、洗衣機(jī)、微波爐、空調(diào)、電冰箱等）。中國(guó)：在模糊理論和應(yīng)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(yǔ)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(yǔ)義推理的自學(xué)習(xí)方法；1986年單片微機(jī)比例因子模糊邏輯控制器；1987年我國(guó)第一臺(tái)模糊邏輯推理機(jī)；1990年起：工業(yè)控制模糊邏輯控制器：玻璃窯爐、水泥回轉(zhuǎn)窯、PVC樹(shù)脂聚合過(guò)程、功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)取Ｗ匀豢茖W(xué)基金重大項(xiàng)目：

“模糊信息處理與機(jī)器智能”

“模糊邏輯控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”等。目前需解決的問(wèn)題模糊邏輯控制技術(shù)在工業(yè)控制、家電領(lǐng)域有很好發(fā)展，但仍有以下問(wèn)題：模糊控制器的構(gòu)造：傳統(tǒng)是單片機(jī)（或微機(jī)）算法用軟件，可否開(kāi)發(fā)模糊芯片或模糊微機(jī)；模糊信息與精確信息的物理轉(zhuǎn)換（硬件轉(zhuǎn)換）等；模糊控制器對(duì)環(huán)境、對(duì)象的適應(yīng)技術(shù)；模糊控制系統(tǒng)的仿真軟件開(kāi)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(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)方法。模糊控制發(fā)展方向自組織、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)，朝智能化方向發(fā)展。五、模糊控制實(shí)例1、模糊控制洗衣機(jī)傳統(tǒng)洗衣機(jī)：開(kāi)環(huán)控制指令：10分鐘水流:強(qiáng)甩干:5分鐘模糊控制洗衣機(jī)把家庭主婦的智能、經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為自己的控制策略衣服很臟，洗衣時(shí)間長(zhǎng)；衣服不太臟，洗衣時(shí)間稍短；棉質(zhì)衣服，水流稍弱；化纖類(lèi)衣服，水流稍強(qiáng)；

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