模糊控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1、 模糊控制系統(tǒng)的應(yīng)用 一、模糊控制系統(tǒng)的應(yīng)用背景模糊控制系統(tǒng)是以模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)。1965年美國(guó)的扎德創(chuàng)立了模糊集合論, 1973 年, 他給出了模糊邏輯控制的定義和相關(guān)的定理。1974 年英國(guó)的Mamdani 首先用模糊控制語(yǔ)句組成模糊控制器,并把它用于鍋爐和蒸汽機(jī)的控制, 在實(shí)驗(yàn)室獲得成功, 這一開(kāi)拓性的工作標(biāo)志著模糊控制論的誕生。模糊控制系統(tǒng)主要是模擬人的思維、推理和判斷的一種控制方法, 它將人的經(jīng)驗(yàn)、常識(shí)等用自然語(yǔ)言的形式表達(dá)出來(lái), 建立一種適用于計(jì)算機(jī)處理的輸入輸出過(guò)程模型, 是智能控制的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。從信息技術(shù)的觀點(diǎn)來(lái)看, 模

2、糊控制是一種基于規(guī)則的專(zhuān)家系統(tǒng)。從控制系統(tǒng)技術(shù)的觀點(diǎn)來(lái)看, 模糊控制是一種普遍的非線性特征域控制器。相對(duì)傳統(tǒng)控制, 包括經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論。模糊控制能避開(kāi)對(duì)象的數(shù)學(xué)模型(如狀態(tài)方程或傳遞函數(shù)等) , 它力圖對(duì)人們關(guān)于某個(gè)控制問(wèn)題的成功與失敗和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行加工, 總結(jié)出知識(shí), 從中提煉出控制規(guī)則, 用一系列多維模糊條件語(yǔ)句構(gòu)造系統(tǒng)的模糊語(yǔ)言變量模型, 應(yīng)用CRI 等各類(lèi)模糊推理方法,可以得到適合控制要求的控制量, 可以說(shuō)模糊控制是一種語(yǔ)言變量的控制。模糊控制具有以下特點(diǎn):(1) 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)

3、中不需要建立被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型, 因而使得控制機(jī)理和策略易于接受與理解, 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單, 便于應(yīng)用;(2) 由工業(yè)過(guò)程的定性認(rèn)識(shí)出發(fā), 比較容易建立語(yǔ)言控制規(guī)則, 因而模糊控制對(duì)那些數(shù)學(xué)模型難以獲取、動(dòng)態(tài)特性不易掌握或變化非常顯著的對(duì)象非常適用;(3) 基于模型的控制算法及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法, 由于出發(fā)點(diǎn)和性能指標(biāo)的不同, 容易導(dǎo)致較大差異; 但一個(gè)系統(tǒng)的語(yǔ)言控制規(guī)則卻具有相對(duì)的獨(dú)立性, 利用這些控制規(guī)律間的模糊連接, 容易找到折中的選擇, 使控制效果優(yōu)于常規(guī)控制器;(4) 模糊控制算法是基于啟發(fā)性的知識(shí)及語(yǔ)言決策規(guī)則設(shè)計(jì)的, 這有利于模擬人工控制的過(guò)程和方法, 增強(qiáng)控制系統(tǒng)的適應(yīng)能力, 使之具有一

4、定的智能水平;(5) 模糊控制系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng), 干擾和參數(shù)變化對(duì)控制效果的影響被大大減弱, 尤其適合于非線性、時(shí)變及純滯后系統(tǒng)的控制。除此, 模糊控制還有比較突出的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):第一, 模糊控制在許多應(yīng)用中可以有效且便捷地實(shí)現(xiàn)人的控制策略和經(jīng)驗(yàn);第二, 模糊控制可以不需被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型即可實(shí)現(xiàn)較好的控制, 這是因?yàn)楸豢貙?duì)象的動(dòng)態(tài)特性已隱含在模糊控制器輸入、輸出模糊集及模糊規(guī)則中。模糊控制也有缺陷, 主要表現(xiàn)在: 1) 精度不太高; 2) 自適應(yīng)能力有限; 3) 易產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。二、模糊控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀模糊控制的研究主要體現(xiàn)在控制器的研究和開(kāi)發(fā)以及各類(lèi)實(shí)際應(yīng)用中, 目前模糊控制已經(jīng)應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)。各

5、類(lèi)模糊控制器也非常多, 模糊控制器的研究一直是控制界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題, 而關(guān)于模糊控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析則是模糊控制需要研究和解決的基本問(wèn)題。目前已經(jīng)出現(xiàn)了為實(shí)現(xiàn)模糊控制功能的各種集成電路芯片。開(kāi)發(fā)模糊控制系統(tǒng)的軟件工具也出現(xiàn)了不少。下面作一簡(jiǎn)單介紹。1與其它智能控制的結(jié)合或融合模糊控制與其它智能控制的復(fù)合產(chǎn)生了多種控制方式方法。主要表現(xiàn)在:1）模糊PID 控制器模糊PID 控制器的研究是將模糊技術(shù)與常規(guī)的PID 控制算法相結(jié)合的一種控制方法, 得到了許多學(xué)者的關(guān)注。模糊PID 控制器是一種雙?？刂菩问健＿@種改進(jìn)的控制方法的出發(fā)點(diǎn)主要是消除模糊控制的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差, 利用PID 控制器提高控制精度,

6、 消除誤差, 增加穩(wěn)態(tài)控制性能。從PID 控制角度出發(fā), 提出FI PI、FI PD、FI PID 三種形式的模糊控制器, 并能運(yùn)用各種方式得出模糊控制器中量化因子、比例因子同PID 控制器的因子KP 、KI 、KD之間的關(guān)系式。對(duì)基于簡(jiǎn)單線性規(guī)則TS 模型的模糊控制器進(jìn)行了分析, 指出這類(lèi)模糊控制器是一種非線性增益PID 控制器。有人試圖利用GA 算法, 通過(guò)性能指標(biāo)評(píng)價(jià)函數(shù), 決定模糊控制器的Ke 、Kec 、Ku 等參數(shù)。2）自適應(yīng)模糊控制器自適應(yīng)模糊控制器就是借鑒自適應(yīng)控制理論的一些理念來(lái)設(shè)計(jì)模糊控制器, 也稱(chēng)作語(yǔ)言自組織模糊控制器(SOC) , 它的思想就在于在線或離線調(diào)節(jié)模糊控制規(guī)

7、則的結(jié)構(gòu)或參數(shù), 使之趨于最優(yōu)狀態(tài)。目前主要有通過(guò)采用一種帶有修正因子的控制算法, 改變控制規(guī)則的特性; 或直接對(duì)模糊控制規(guī)則進(jìn)行修正; 還有一種是對(duì)控制規(guī)則進(jìn)行分級(jí)管理, 提出自適應(yīng)分層模糊控制器; 又有人提出規(guī)則自組織自學(xué)習(xí)算法, 對(duì)規(guī)則的參數(shù)以及數(shù)目進(jìn)行自動(dòng)修正; 更進(jìn)一步的是采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)模糊控制規(guī)則及參數(shù)進(jìn)行調(diào)整, 也是一種實(shí)現(xiàn)模糊自適應(yīng)控制的好方法。3）模糊控制與神經(jīng)控制的融合神經(jīng)模糊控制是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與模糊邏輯控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物, 是指基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊控制方法。模糊系統(tǒng)是建立在IF2THEN 表達(dá)式之上, 這種方式容易讓人理解, 但是在自動(dòng)生成和調(diào)整隸屬函數(shù)和模糊規(guī)則上卻很困

8、難。而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模擬人直觀性思維的一種方式, 它是將分布式存儲(chǔ)的信息并行協(xié)同處理, 是一個(gè)非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng), 每個(gè)神經(jīng)元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 但大量神經(jīng)元構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)很強(qiáng)的功能, 因此人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自適應(yīng)的學(xué)習(xí)能力、容錯(cuò)性和魯棒性, 并且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境的變化具有較強(qiáng)的自適應(yīng)能力, 所以可結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力來(lái)訓(xùn)練_模糊規(guī)則, 提高整個(gè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力和表達(dá)能力。現(xiàn)有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代表性的模型有感知器、多層映射、BP 網(wǎng)絡(luò)、RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)局部或全部的模糊邏輯控制功能, 前者如利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)模糊控制規(guī)則或模糊推理, 后者通常要求網(wǎng)絡(luò)層數(shù)多于3 層;自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制, 利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)

9、習(xí)功能作為模型辨識(shí)或直接用作控制器; 基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隸屬函數(shù)及推理規(guī)則的獲取方法, 具有模糊連接強(qiáng)度的模糊神經(jīng)網(wǎng)等, 均在控制中有所應(yīng)用。而且, 還有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法同模糊控制相結(jié)合的自調(diào)整應(yīng)用。4）遺傳算法優(yōu)化的模糊控制考慮到模糊控制器的優(yōu)化涉及到大范圍、多參數(shù)、復(fù)雜和不連續(xù)的搜索表面, 而專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)只能起一個(gè)指導(dǎo)作用, 很難根據(jù)它準(zhǔn)確地定出各項(xiàng)參數(shù), 因而實(shí)際上還要反復(fù)試湊, 尋找一個(gè)最優(yōu)過(guò)程。因此,人們自然想到用遺傳算法來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。遺傳算法應(yīng)用于模糊控制器的優(yōu)化設(shè)計(jì)是非常適合的, 遺傳算法的運(yùn)行僅由適應(yīng)度數(shù)值驅(qū)動(dòng)而不需要被優(yōu)化對(duì)象的局部信息。此外, 優(yōu)化模糊控制器正好符合遺傳算法的

10、所謂“積木塊”假設(shè), 積木塊指長(zhǎng)度較短的、性能較好的基因片段。用遺傳算法優(yōu)化模糊控制器時(shí), 優(yōu)化的主要對(duì)象是模糊控制器的隸屬函數(shù)和規(guī)則集。已經(jīng)有人運(yùn)用這個(gè)方法對(duì)倒立擺控制器隸屬函數(shù)的位置、形狀等參數(shù), 結(jié)果表明遺傳算法優(yōu)化后的隸屬函數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于手工設(shè)計(jì)的。顯然通過(guò)改進(jìn)遺傳算法, 按所給優(yōu)化性能指標(biāo), 對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行尋優(yōu)學(xué)習(xí), 可以有效地確定模糊邏輯控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。5）模糊控制與專(zhuān)家控制相結(jié)合專(zhuān)家模糊控制系統(tǒng)是由專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)和模糊控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。把專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)引入模糊控制之中, 目的是進(jìn)一步提高模糊控制器的智能水平。專(zhuān)家模糊控制保持了基于規(guī)則的方法的價(jià)值和用模糊集處理帶來(lái)的靈活性, 同時(shí)

11、把專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)的表達(dá), 利用知識(shí)的長(zhǎng)處結(jié)合進(jìn)來(lái)。專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)考慮了更多方面的問(wèn)題, 如是什么組成知識(shí), 如何組織、如何表達(dá)、如何應(yīng)用知識(shí)。專(zhuān)家系統(tǒng)方法重視知識(shí)的多層次及分類(lèi)的需要, 以及利用這些知識(shí)進(jìn)行推理的計(jì)算機(jī)組織。將模糊控制與專(zhuān)家控制相結(jié)合能夠表達(dá)和利用控制復(fù)雜過(guò)程和對(duì)象所需的啟發(fā)式知識(shí), 重視知識(shí)的多層次和分類(lèi)的需要, 彌補(bǔ)了模糊控制器結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單、規(guī)則比較單一的缺陷, 賦予了模糊控制更高的智能; 二者的結(jié)合還能夠擁有過(guò)程控制復(fù)雜的知識(shí), 并能夠在更為復(fù)雜的情況下對(duì)這些知識(shí)加以有效利用。除以上介紹的幾種主要方式外,還有多變量模糊控制, 模糊系統(tǒng)建模及參數(shù)辨識(shí)、模糊滑?？刂破?、模糊解耦控

12、制器、模糊變結(jié)構(gòu)控制、模型參考自適應(yīng)控制、最優(yōu)模糊控制器、模糊預(yù)測(cè)控制等。2模糊控制的軟硬件產(chǎn)品為了更好的利用模糊控制, 相繼有不少公司開(kāi)發(fā)了模糊控制的軟件工具和硬件集成電路。這里介紹了兩類(lèi)開(kāi)發(fā)工具, 一類(lèi)是開(kāi)發(fā)模糊系統(tǒng)的軟件工具, 如FREEWARE、FIDE、東芝IFCS、NEC FL SDE 、FC - TOOL V110 。另一類(lèi)是通用模糊邏輯開(kāi)發(fā)工具, 如CUBICALC、FUZZY -C、FUZZL E 118 、METUS FUZZY L IBRARY、FUZZY LOGIC DESIGNER 等。并介紹了一些其它的開(kāi)發(fā)工具。3模糊控制的一些應(yīng)用模糊控制的應(yīng)用非常廣泛。除廣泛應(yīng)用

13、于工業(yè)控制、家電控制、水電控制、航天等外。我們還可以用在統(tǒng)計(jì)上、決策系統(tǒng)上、制造活性炭過(guò)程中等。三、模糊控制系統(tǒng)的最新應(yīng)用（一）富士通MWC智能手套可識(shí)別模糊動(dòng)作日本富士通發(fā)布一款新的手勢(shì)控制設(shè)備原型產(chǎn)品，它是手指手套的樣子，可以戴在操作者的手上。據(jù)悉，此前富士通研究所一直在開(kāi)發(fā)新的手勢(shì)控制手套，并嵌入了NFC技術(shù)和基于手勢(shì)的輸入控制接口。在觸屏或者其他控制接口不可用的情況下，富士通提供了一種新的操作方式。研究所已經(jīng)研發(fā)出手勢(shì)識(shí)別技術(shù)，能完美識(shí)別各種模糊動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)運(yùn)行。手勢(shì)識(shí)別精確度大部分由設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中分辨操作手勢(shì)和普通手臂運(yùn)動(dòng)的能力所決定，還有不同個(gè)體做相同手勢(shì)的微小變化。這種識(shí)別

14、技術(shù)主要是利用腕部的背屈位置，這時(shí)手掌完全反轉(zhuǎn)，這是大家在日?；顒?dòng)中不常用的姿勢(shì)，所以它就能夠很好的識(shí)別操作手勢(shì)和普通手臂運(yùn)動(dòng)。此外，它還定義了很多基于肩部的手勢(shì)，以此作為坐標(biāo)系統(tǒng)的中心。這種方式很好地適應(yīng)了每個(gè)人之間的手勢(shì)變化，也允許使用很多不同的姿勢(shì)進(jìn)行手勢(shì)輸入，且操作的姿勢(shì)不會(huì)讓人難堪。成功的可穿戴設(shè)備需要讓人感到舒適，不讓大家覺(jué)得給自己增加了負(fù)擔(dān)，這么來(lái)看這些設(shè)備就不能配備龐大的電池，因此，低耗電的操作是先決條件。對(duì)于這款手套設(shè)備來(lái)說(shuō)，只是在手指上戴上一個(gè)可觸傳感器，且只是在接觸物體后才會(huì)啟動(dòng)NFC特征讀取器，所以電力消耗量可以被控制到很少。（二）模糊智能控制在洗衣機(jī)中的應(yīng)用 全智能模

15、糊控制技術(shù)如今在洗衣機(jī)上運(yùn)用比較普遍，這種技術(shù)很大的方便了人們的洗衣。這款海爾XQB70-M918家家愛(ài)波輪洗衣機(jī)，采用了智能模糊功能，更加的省時(shí)省電。6KG的洗滌容量，也非常適合大眾家庭使用。特設(shè)的快速洗程序，進(jìn)少量水就開(kāi)始洗滌衣物，漂洗、脫水、甩干同步進(jìn)行，省時(shí)省電。8個(gè)不同水位可自行調(diào)節(jié)，避免過(guò)高水位造成的洗滌浪費(fèi)。這款洗衣機(jī)可對(duì)衣物重量與材質(zhì)對(duì)洗衣程序進(jìn)行模糊控制，以確定水位的高低、時(shí)間的長(zhǎng)短，自動(dòng)選擇最佳洗衣程序，精確洗衣。該洗衣機(jī)的波輪底部撥葉快速攪動(dòng)桶底水流，在內(nèi)桶底部產(chǎn)生6道噴射水流，使衣物懸浮于水的中間，減少衣物和波輪的接觸，減少纏繞，降低磨損。并且該洗衣機(jī)進(jìn)水、漂洗同步進(jìn)行

16、，漂洗后的漂洗液直接排出洗衣機(jī)，避免對(duì)衣物的二次污染。(三) 智能小區(qū)住宅安防系統(tǒng)應(yīng)用的新選擇1. 全數(shù)字、全高清、智能化、統(tǒng)一化 在智能小區(qū)建設(shè)中采用了先進(jìn)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案，根據(jù)小區(qū)的不同防范區(qū)域按照相應(yīng)的防護(hù)要求，本著因地制宜、積極穩(wěn)妥、注重實(shí)效、嚴(yán)格要求及保密的原則，著眼于實(shí)際，為切實(shí)提高工作效率、創(chuàng)造安全環(huán)境，實(shí)現(xiàn)“以人為本、科技管理”的目標(biāo)而建設(shè)小區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。針對(duì)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的問(wèn)題，在此系統(tǒng)中可采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，替代傳統(tǒng)普遍使用的模擬攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)穩(wěn)定流暢，高清畫(huà)質(zhì)呈現(xiàn)，在視頻監(jiān)控中不遺留任何的細(xì)節(jié)。并且，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中推出的智能平臺(tái)可以對(duì)重點(diǎn)區(qū)域視頻智能實(shí)時(shí)分析

17、，實(shí)現(xiàn)警戒線穿越、物品遺留、非法停車(chē)、徘徊、聚集等檢測(cè)。變“被動(dòng)監(jiān)控”為“主動(dòng)監(jiān)控”，有效解決了監(jiān)控人員不足以及無(wú)法24小時(shí)人為監(jiān)控的難題。對(duì)于聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一化程度不高的問(wèn)題，可通過(guò)全I(xiàn)P數(shù)字化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了集中管控。只要是網(wǎng)絡(luò)互通的地方安裝客戶端軟件，授權(quán)用戶可以查看任何區(qū)域的圖像和接收?qǐng)?bào)警信息，極大方便了監(jiān)控中心人員對(duì)小區(qū)監(jiān)控地點(diǎn)的管理。并且還有豐富的告警聯(lián)動(dòng)機(jī)制：支持周界防范、防盜報(bào)警、門(mén)禁、電子巡更與視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)，使安保人員及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面。另外，小區(qū)三維建模是本案一大特色技術(shù)，通過(guò)建立整個(gè)小區(qū)和大樓的3D模型系統(tǒng)，可以在3D模型上集成并有效的顯示大樓內(nèi)部攝像頭、門(mén)禁等布點(diǎn)信息，可通過(guò)3D模型直

18、觀地操控?cái)z像機(jī)、門(mén)禁等設(shè)備。2. 準(zhǔn)確度高、抗干擾性強(qiáng)、探測(cè)范圍廣 在入侵報(bào)警系統(tǒng)中采用光纖光柵周界入侵防范技術(shù)，它是基于光纖光柵傳感原理研制。其特別之處在于系統(tǒng)采用光纖光柵振動(dòng)探測(cè)器封裝成高靈敏度的振動(dòng)探測(cè)光纜。對(duì)于前文提出的入侵報(bào)警系統(tǒng)中出現(xiàn)的問(wèn)題，本方案采用先進(jìn)的數(shù)字式測(cè)量技術(shù)，不受光源波動(dòng)、連接損耗、光纜的隨機(jī)振動(dòng)等因素的影響，極大增加了探測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。在此系統(tǒng)中，光纖光柵周界入侵報(bào)警系統(tǒng)的光纖光柵振動(dòng)探頭對(duì)振動(dòng)信號(hào)的采集是在無(wú)電的情況下進(jìn)行的，防燃、防爆、防雷擊，抗干擾性強(qiáng)，發(fā)揮獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。方案利用光線光柵逐點(diǎn)探測(cè)，可以在長(zhǎng)達(dá)數(shù)十公里的周界上準(zhǔn)確定位入侵發(fā)生的位置。而且，光纖光

19、柵周界入侵報(bào)警系統(tǒng)組網(wǎng)方便靈活，各檢測(cè)通道相對(duì)獨(dú)立，避免了設(shè)備間的影響，成功做到了不漏報(bào)，少誤報(bào)。光纖組網(wǎng)較電網(wǎng)而言，還具有成本低、壽命長(zhǎng)、易于遠(yuǎn)傳組網(wǎng)等優(yōu)勢(shì)。在光纖光柵周界入侵報(bào)警系統(tǒng)上留著標(biāo)準(zhǔn)端口或繼電器輸出(單獨(dú)配置)與外部其它控制設(shè)備進(jìn)行通信，可實(shí)現(xiàn)與安防領(lǐng)域中使用的其它系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。3. 在線系統(tǒng)和離線系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)相結(jié)合在電子巡更系統(tǒng)中提供了具有強(qiáng)大功能的軟件中心，在中心軟件中實(shí)時(shí)顯示巡更員的巡更情況，生成報(bào)表，并具有人性化的智能排班、事件設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)置、實(shí)時(shí)報(bào)警、集中管理和在線幫助等功能?？紤]到各種不同的巡更系統(tǒng)技術(shù)的缺陷，采取的是在線巡更系統(tǒng)與離線巡更系統(tǒng)相結(jié)合的方法。在門(mén)禁點(diǎn)等易布線的

20、位置，利用門(mén)禁點(diǎn)作為巡更點(diǎn)，使用方法和門(mén)禁刷卡一樣，只需在讀卡機(jī)上刷卡就可以將實(shí)時(shí)的信息及時(shí)上傳到軟件，控制中心人員可實(shí)時(shí)了解巡更人員的動(dòng)態(tài)。用門(mén)禁系統(tǒng)管理軟件可以實(shí)時(shí)查詢保安人員的巡更記錄。通過(guò)一卡通集成管理軟件對(duì)門(mén)禁管理軟件的擴(kuò)展和集成，很容易實(shí)現(xiàn)更高要求的在線式巡更系統(tǒng)。在布線困難的地方，因地制宜，采用離線式巡更系統(tǒng)的做法，并結(jié)合了對(duì)講機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，完美實(shí)現(xiàn)了巡更系統(tǒng)的運(yùn)作。4. 安裝方便、能耗低、成本低 不同于有線控制系統(tǒng)，無(wú)線控制利用射頻、載波等技術(shù)，將家居產(chǎn)品與控制端無(wú)線連接，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的智能化控制。根據(jù)之前提出的智能住宅安防系統(tǒng)中現(xiàn)存的問(wèn)題，本方案在此系統(tǒng)中利用無(wú)線系統(tǒng)控制

21、家居設(shè)備，不僅操作、安裝方便簡(jiǎn)潔，省去了布線的重重困難，還大大增加了設(shè)備的擴(kuò)展性能。無(wú)線系統(tǒng)能解決造價(jià)高、工期長(zhǎng)這個(gè)問(wèn)題，例如無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)門(mén)禁系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化了門(mén)點(diǎn)的設(shè)備：一把電池供電的鎖具。除了門(mén)上面要開(kāi)孔裝鎖外，門(mén)的四周不需要安裝任何輔助設(shè)備，大幅縮短施工工期，能大大降低后期維護(hù)的成本。本方案為智能住宅提供了更高的數(shù)據(jù)通訊的安全性和傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。在供電方面，還使用了超低功耗的電池供電;另一方面，無(wú)線控制系統(tǒng)高速的通訊速度極大縮短了信號(hào)在空中傳輸?shù)臅r(shí)間，因此又大大減少了用電損耗。（四）中央空調(diào)將走人工智能模糊控制方向中央空調(diào)水系統(tǒng)節(jié)能控制裝置技術(shù)規(guī)范已于2011年11月1日正式實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)從2

22、007年開(kāi)始申報(bào)立項(xiàng)，經(jīng)過(guò)立項(xiàng)批準(zhǔn)、起草標(biāo)準(zhǔn)草案、征求意見(jiàn)、試驗(yàn)驗(yàn)證、標(biāo)準(zhǔn)審定、標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批等環(huán)節(jié)，歷經(jīng)3年多時(shí)間，終于完成該國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定。據(jù)空調(diào)制冷大市場(chǎng)調(diào)查了解，中央空調(diào)水系統(tǒng)節(jié)能控制裝置是將現(xiàn)代模糊控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)集成應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)控制的一項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)技術(shù)裝置，開(kāi)創(chuàng)了中央空調(diào)控制技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新方向人工智能模糊控制，從而實(shí)現(xiàn)了中央空調(diào)控制技術(shù)的新突破。據(jù)悉，該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后中央空調(diào)行業(yè)將面臨新一輪的市場(chǎng)挑戰(zhàn)。業(yè)內(nèi)人士表示，標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施一方面會(huì)對(duì)制造、維修企業(yè)起強(qiáng)制性的約束作用，推動(dòng)行業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型；另一方面也將改變中央空調(diào)市場(chǎng)原有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，大幅度降低

23、運(yùn)行能耗，并提升中央空調(diào)的節(jié)能進(jìn)程。業(yè)內(nèi)人士稱(chēng)，由于國(guó)標(biāo)的實(shí)施，原有的中央空調(diào)將面臨產(chǎn)品節(jié)能水平不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，因?yàn)橹熬陀锌照{(diào)廠家在加快清理普通空調(diào)產(chǎn)品庫(kù)存，淘汰不達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品。如今，國(guó)內(nèi)的空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)都在面臨著激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，原材料等價(jià)格的上漲使廠商面臨著較大的壓力。據(jù)制冷快報(bào)記者了解，中央空調(diào)節(jié)能新國(guó)標(biāo)的實(shí)施將助推空調(diào)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)。而消費(fèi)者在購(gòu)買(mǎi)空調(diào)產(chǎn)品將越來(lái)越看重品牌、售后服務(wù)等，因此企業(yè)在技術(shù)方面必須要有所突破以提高自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力，搶占市場(chǎng)份額。(五) 基于神經(jīng)模糊控制在SAW壓力傳感器溫度補(bǔ)償中的應(yīng)用聲表面波(SAW)技術(shù)是一門(mén)新興熱門(mén)研究課題之一，國(guó)內(nèi)外已有溫度、壓力、加速度等傳

24、感器的相關(guān)報(bào)道。SAW壓力傳感器借助于它無(wú)以倫比的性能，諸如：1)數(shù)字號(hào)輸出;2)高靈敏度、高分辨力、抗干擾能力強(qiáng);3)易于大規(guī)模集成。正是由于這些自身的優(yōu)越性，它有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。但美中不足的是SAW壓力傳感器對(duì)環(huán)境的要求比較苛刻，SAW振蕩器輸出頻率信號(hào)隨著壓力、溫度、磁場(chǎng)等外界因素變化而變化，特別是溫度的影響是測(cè)量誤差的主要來(lái)源，為保證SAW壓力傳感器高準(zhǔn)確度和高靈敏度測(cè)量，必須進(jìn)行有效的溫度補(bǔ)償。本文將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制技術(shù)相結(jié)合，對(duì)SAW壓力傳感器進(jìn)行智能化溫度補(bǔ)償，通過(guò)此方法進(jìn)行的改進(jìn)，使SAW壓力傳感器能更好地應(yīng)用到工程領(lǐng)域。1. 溫度補(bǔ)償方案在傳統(tǒng)的溫度補(bǔ)償中，例如：硬件補(bǔ)償

25、和軟件補(bǔ)償2種方法。但存在著補(bǔ)償電路漂移、局部最優(yōu)、精度不夠等缺點(diǎn)，無(wú)法滿足SAW壓力傳感器補(bǔ)償要求。鑒于此種情況，本文采用了神經(jīng)模糊控制方法，對(duì)SAW壓力傳感器進(jìn)行智能溫度補(bǔ)償。神經(jīng)模糊控制是一種用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的模糊控制的方法。在形式結(jié)構(gòu)上是用多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的模糊映射。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性和可訓(xùn)練性說(shuō)明它可以實(shí)現(xiàn)任何一種映射關(guān)系。因此，本文利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)知識(shí)的表達(dá)機(jī)理，通過(guò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)控制規(guī)則基記，從而實(shí)現(xiàn)模糊輸入-模糊輸出的映射。神經(jīng)模糊控制對(duì)SAW壓力傳感器溫度-壓力補(bǔ)償模型見(jiàn)圖1。在SAW壓力傳感器后面接神經(jīng)模糊控制器，把傳感溫度T作為輸入，則神經(jīng)模糊控制器能直接輸出被測(cè)量。2. 實(shí)現(xiàn)控

26、制規(guī)則的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在一般情況下，模糊控制的推理功能是在隸屬函數(shù)不變的條件下進(jìn)行的。在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中是隨時(shí)間的改變而改變的。為了彌補(bǔ)單一模糊控制技術(shù)這種不足，特采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)功能進(jìn)行隸屬度的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，以適應(yīng)實(shí)際的需要。本文用含一個(gè)隱含層的三層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模型如圖2。其中，p為輸入矢量，R為輸入矢量維數(shù)，S1為隱含層神經(jīng)元個(gè)數(shù)，S2為輸出層神經(jīng)元個(gè)數(shù)，W1為隱含層神經(jīng)元權(quán)值矩陣，W2為輸出層權(quán)值矩陣，b1為隱含層神經(jīng)元閥值，b2為隱含層神經(jīng)元閥值，n1為隱含層輸入節(jié)點(diǎn)，n2為輸出層節(jié)點(diǎn)。f1為S型函數(shù)，f2為purelin型函數(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法是用于前饋多層網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法。如果輸出不

27、能得到期望的輸出，則轉(zhuǎn)入后向傳播。通過(guò)誤差的后向傳播調(diào)整各層之間的權(quán)系數(shù)。反復(fù)輸入樣本序列，直至權(quán)系數(shù)不在改變?yōu)橹?，輸出誤差在規(guī)定的范圍之內(nèi)。算法采用如下改進(jìn)：1)采用模擬退火法以克服局部最小;2)用奇函數(shù)作激勵(lì)函數(shù)和傳播過(guò)程中采用新誤差傳播因子完善該算法收斂性問(wèn)題。鑒于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過(guò)程需要對(duì)所有權(quán)值和閥值進(jìn)行修正，是一種全局逼近神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，但訓(xùn)練速度較慢，不適用實(shí)時(shí)性較強(qiáng)場(chǎng)合，故采取了局部逼近網(wǎng)絡(luò)徑向基網(wǎng)絡(luò)。算法訓(xùn)練關(guān)系式如下：節(jié)點(diǎn)輸出為式中a1為節(jié)點(diǎn)輸出;b為神經(jīng)元閥值;Wij為接點(diǎn)連接權(quán)值;f為傳遞函數(shù)。權(quán)值修正式中z為新學(xué)習(xí)因子;h為動(dòng)量因子;Ej為計(jì)算誤差。誤差計(jì)算式中tPI為i節(jié)

28、點(diǎn)期望輸出值;aPI為i節(jié)點(diǎn)計(jì)算輸出值。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)元個(gè)數(shù)不確定性，經(jīng)大量數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本文選取輸入層有2個(gè)神經(jīng)元，隱含層有4個(gè)神經(jīng)元。輸出層只有1個(gè)神經(jīng)元。采用只有1個(gè)隱含層的三層網(wǎng)絡(luò)對(duì)控制基進(jìn)行學(xué)習(xí)記憶。把每條控制規(guī)則作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)，從而能實(shí)現(xiàn)這個(gè)規(guī)則基的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)系數(shù)?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)在推理方面不足，故借助于模糊控制強(qiáng)大的推理功能，提取有效的條件語(yǔ)句，進(jìn)而加快網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練速度。選取偏差E和偏差變化率E作為輸入和控制量U作為輸出。偏差E和偏差變化率E的模糊量分別為大(L)，中(M)，小(S)，創(chuàng)立描述條件推理表格如表1。橫行元素表示E的模糊量，豎行表示E的模糊量，兩者交叉為控制量U的模糊量。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可知共有33種推理語(yǔ)句，采用推理法將條件語(yǔ)句表簡(jiǎn)化得出以下4條語(yǔ)句：將產(chǎn)生貢獻(xiàn)的語(yǔ)句選出，可能存在的個(gè)數(shù)為20，21，2n。這樣，減少了冗余的推理語(yǔ)句，有利于網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練速度的快速進(jìn)行。3. 仿真與應(yīng)用現(xiàn)在礦井下事故頻繁發(fā)生，用AE聲發(fā)射預(yù)測(cè)瓦斯突發(fā)是非接觸測(cè)量一種趨勢(shì)，由于環(huán)境條件限制，用SAW壓力傳感器作為接收聲發(fā)射信號(hào)的傳感器，就必須保證測(cè)量信號(hào)的高準(zhǔn)確性和智能性特點(diǎn)，而用神經(jīng)模糊控制對(duì)溫度進(jìn)行了智能補(bǔ)償