論文-智能控制的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

PAGEPAGE1智能控制的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

摘要：智能控制是自動(dòng)控制發(fā)展的高級(jí)階段,是控制論、系統(tǒng)論、信息論和人工智能等多種學(xué)科交叉和綜合的產(chǎn)物,為解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制提供了有效的理論和方法。本文對(duì)幾種智能控制技術(shù)理論（模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等）進(jìn)行了簡(jiǎn)單地闡述,介紹了智能控制技術(shù)在工業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用,淺析智能控制缺點(diǎn)及應(yīng)用方面存在的問(wèn)題,并展望了今后的發(fā)展趨勢(shì)與動(dòng)態(tài)。關(guān)鍵詞：智能控制；模糊控制；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

1引言智能控制是在控制論、信息論、人工智能、仿生學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)及計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上逐漸形成的一類(lèi)高級(jí)信息與控制技術(shù)。智能控制突破了傳統(tǒng)控制理論中必須基于數(shù)學(xué)模型的框架,它基本上按實(shí)際效果進(jìn)行控制,不依賴(lài)或不完全依賴(lài)于控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,又繼承了人類(lèi)思維的非線性特性。某些智能控制方法還具有在線辨識(shí)、決策或總體自尋優(yōu)的能力和分層信息處理、決策的功能[1]。近十幾年來(lái),智能控制技術(shù)發(fā)展迅速,科研人員已提出了許多方法,如模糊控制,分層遞階控制、專(zhuān)家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、擬人智能控制和基因控制等。其目的是提高系統(tǒng)的魯棒性、容錯(cuò)性和解決具有嚴(yán)重非線性和不確定性系統(tǒng)的控制問(wèn)題[2]。近些年來(lái)，智能控制在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和生活中均得到了廣泛應(yīng)用，如智能家居、機(jī)械手運(yùn)動(dòng)等等?？梢灶A(yù)見(jiàn)到，將來(lái)智能控制的發(fā)展趨勢(shì)將會(huì)從單學(xué)科向多學(xué)科交叉綜合，以及仿人智能控制算法方向發(fā)展。2智能控制發(fā)展現(xiàn)狀2.1模糊控制模糊控制是以模糊集理論、模糊語(yǔ)言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種智能控制方法，它是從行為上模仿人的模糊推理和決策過(guò)程的一種智能控制方法。該方法首先將操作人員或?qū)＜医?jīng)驗(yàn)編程模糊規(guī)則，然后將來(lái)自傳感器的實(shí)時(shí)信號(hào)模糊化，將模糊化后的信號(hào)作為模糊規(guī)則的輸入，完成模糊推理，將推理后得到的輸出量加到執(zhí)行器上[3]，模糊控制原理框圖如圖1所示。圖1模糊控制原理圖2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是模擬人類(lèi)神經(jīng)中樞系統(tǒng)智能活動(dòng)的一種控制方式。由于它具有自適應(yīng)能力和自學(xué)習(xí)能力,因此適合用于復(fù)雜系統(tǒng)智能控制的研究工具。神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)通過(guò)神經(jīng)元以及相互連接的閥值,初步實(shí)現(xiàn)了生物神經(jīng)系統(tǒng)的部分功能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有的非線性映射能力、并行計(jì)算能力、自學(xué)習(xí)能力以及強(qiáng)魯棒性等優(yōu)點(diǎn)已廣泛地應(yīng)用于控制領(lǐng)域,尤其是非線性系統(tǒng)領(lǐng)域。2.3智能控制應(yīng)用 智能控制在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和人們?nèi)粘Ｉ钪幸呀?jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，采用了智能控制算法的機(jī)械手甚至可以不需要要抓舉物體的詳細(xì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和物體位置就可以通過(guò)多次修正運(yùn)動(dòng)軌跡而實(shí)現(xiàn)抓舉[4]；在日常生活中，裝飾公司越來(lái)越看重?zé)艄饪刂婆c裝飾環(huán)境的互動(dòng)性效果，房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商也將智能概念的目光從單純的可視對(duì)講和安防報(bào)警功能投向了家居燈光控制、背景音樂(lè)等更多的智能控制功能，更突顯出家居智能的感官效應(yīng)和環(huán)境效果[5]。3智能控制的發(fā)展趨勢(shì)3.1仿人控制仿人控制是未來(lái)智能控制發(fā)展的兩個(gè)可能趨勢(shì)之一。仿人智能控制研究的基本方法:應(yīng)用控制理論的成果和計(jì)算機(jī)技術(shù),采用分級(jí)遞階智能控制的方法,直接對(duì)人的控制經(jīng)驗(yàn)、技巧和各種直覺(jué)推理邏輯進(jìn)行測(cè)辨、概括和總結(jié)；并將其編制成各種簡(jiǎn)單實(shí)用、精度高、能實(shí)時(shí)遠(yuǎn)行的控制算法,并直接應(yīng)用于實(shí)際控制系統(tǒng)。這種控制算法,以模仿人對(duì)控制對(duì)象的觀察、記憶、決策等智能作為基礎(chǔ),根據(jù)被調(diào)量、偏差以及偏差的變化趨勢(shì)來(lái)確定控制策略。仿人智能控制理論中的智能控制是對(duì)控制問(wèn)題求解的二次映射的信息處理過(guò)程,即“認(rèn)知”到“判斷”的定性推理過(guò)程和從“判斷”到“操作”的定量控制過(guò)程。仿人智能控制不僅具有并行、邏輯控制和語(yǔ)言控制的特點(diǎn),而且還具有以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)控制的解析定量控制的特點(diǎn)?？偨Y(jié)人的控制經(jīng)驗(yàn),模仿人的控制行為,以產(chǎn)生式規(guī)則描述其在控制方面的啟發(fā)和直覺(jué)推理行為[6]。3.2多種方法綜合 智能控制另外一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是多種智能控制方法進(jìn)行綜合[2]。一方面要廣泛關(guān)注各學(xué)科領(lǐng)域的研究成果不斷引進(jìn)新技術(shù)新發(fā)現(xiàn)充分綜合智能控制技術(shù)與方法；另一方面，不但要探索各項(xiàng)技術(shù)結(jié)合的系統(tǒng)方法以擺脫目前智能控制設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)性，而且要加強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用及智能自動(dòng)化技術(shù)的研究[7]。同時(shí)，智能控制還要擴(kuò)寬實(shí)際應(yīng)用范圍,提高實(shí)時(shí)控制能力，加強(qiáng)理論研究,目前呈現(xiàn)出應(yīng)用廣泛而理論研究大大滯后的狀況，將來(lái)要給出智能控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可控性、可測(cè)性、魯棒性定義及準(zhǔn)則[8]。此外，智能控制還面臨著運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)，由于算法固有缺點(diǎn)導(dǎo)致容易陷入局部最優(yōu)解的缺點(diǎn)，相對(duì)于傳統(tǒng)控制方法沒(méi)有表現(xiàn)出足夠優(yōu)越性，因此在將來(lái)需要開(kāi)發(fā)新的智能算法來(lái)改進(jìn)智能控制方法，如采取混沌優(yōu)化方法和模擬退火方法等[9]。未來(lái)還需要將智能控制與專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行更廣泛的結(jié)合，包括及時(shí)更新控制規(guī)則，采用多元統(tǒng)計(jì)方法來(lái)獲取參數(shù)等[10]。4結(jié)論由于綜合智能控制技術(shù)的種種優(yōu)點(diǎn)，在復(fù)雜工業(yè)過(guò)程系統(tǒng)中應(yīng)用綜合智能技術(shù)已成為共識(shí)。但是目前這方面的研究才剛剛起步，實(shí)際應(yīng)用還比較少，大部分停留在實(shí)驗(yàn)室仿真階段。在今后的研究中，一方面要改進(jìn)智能控制算法，另外一方面要注意多個(gè)學(xué)科的綜合，做到與時(shí)俱進(jìn)。在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，智能技術(shù)將成為解決復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化控制問(wèn)題的重要途徑。

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