智能控制基礎(chǔ)：第八章 基于規(guī)則的仿人智能控制

第八章基于規(guī)則的仿人智能控制

第八章基于規(guī)則的仿人智能控制8.1仿人控制的基本原理8.2仿人智能開關(guān)控制8.3仿人比例控制8.4仿人智能積分控制8.5小結(jié)

8.1仿人智能控制的原理8.1.1

仿人智能控制的基本思想8.1.2

仿人智能行為的特征變量

8.1.1仿人智能控制的基本思想

在控制過程中利用計算機(jī)模擬人的控制行為功能，最大限度地識別和利用控制系統(tǒng)動態(tài)過程所提供的特征信息，進(jìn)行啟發(fā)和直覺推理，從而實(shí)現(xiàn)對缺乏精確數(shù)學(xué)模型的對象進(jìn)行有效的控制。

8.1.2仿人智能行為的特征變量

為了有效的模擬人的智能行為，并利用計算機(jī)實(shí)現(xiàn)智能控制，必須通過一些變量來描述控制系統(tǒng)的動態(tài)特征，表征其動態(tài)行為。

通常根據(jù)被控系統(tǒng)輸出偏差及偏差變化以及由它們相應(yīng)的組合的特征變量，來劃分動態(tài)特征模式，以便作為智能控制決策的依據(jù)。

常用的特征向量如下：（1）偏差（誤差）（2）偏差變化（3）（4）（5）（6）（7）

8.2仿人智能開關(guān)控制8.2.1智能開關(guān)控制8.2.2

智能開關(guān)控制器的設(shè)計示例

8.2.1智能開關(guān)控制

開關(guān)（on-off）控制又稱Bang-Bang控制。常規(guī)的開關(guān)控制方式在控制周期內(nèi)，其控制兩只有兩種狀態(tài)：要么接通，為一固定常數(shù)值；要么斷開，控制量為零。這種固定不變的控制模式缺乏人工智能的特點(diǎn)。

在人工開關(guān)控制過程中，要根據(jù)偏差及其變化趨勢來選擇不同的開關(guān)控制策略。智能開關(guān)控制以人的知識經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，根據(jù)實(shí)際偏差變化規(guī)律和被控對象的特征、純滯后及擾動等因素，按一定的模式選擇不同控制策略的開關(guān)控制。

8.2.2智能開關(guān)控制器設(shè)計實(shí)例

對一氧化還原爐溫控系統(tǒng)，采用產(chǎn)生式規(guī)則來設(shè)計智能開關(guān)控制算法。其控制量為交流電壓，T為控制周期，t0為控制量輸出時間或開關(guān)接通時間，代表規(guī)則如下：IF|e(k)|≥M,e(k)>0THENu(k)=U,t0(k)=T(2)IF|e(k)|=0,e(k-1)<0THENu(k)=U,t0(k)=K1t0(k-1)其中，t0(k)=K1t0(k-1)

8.3仿人比例控制8.3.1仿人比例控制原理8.3.2

仿人比例控制算法

8.3.1仿人比例控制原理

假定對象為線性定常系統(tǒng)，其比例反饋控制系統(tǒng)如下圖。PKRey

當(dāng)控制器比例系統(tǒng)K值較小時，簡單的比例控制能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但有較大的靜差，滿足不了穩(wěn)態(tài)精度的要求，如下圖所示。yss0ess0

若利用微機(jī)仿人的操作，不斷的調(diào)整給定值，使系統(tǒng)輸出不斷逼近期望值，從而可以提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，如下圖所示，這就是一種仿人比例控制的基本原理。yss0ess1yss1ess0仿人比例控制PKpReye0n仿人比例控制

8.3.2仿人比例控制算法采用產(chǎn)生式規(guī)則如下：IFk0≤k≤k0+N，|e(k)-e(k-1)|<THEN上述算法等價于比例控制加智能積分。

8.4仿人智能積分控制8.4.1仿人智能積分控制原理8.4.2

仿人智能積分控制算法

8.4.1仿人智能積分控制原理

常規(guī)PID控制中，積分作用在一定程度上模擬了人的記憶特性，記憶了偏差存在及其變化的全部信息。其缺點(diǎn)是：針對性不強(qiáng)；只要偏差存在，就一直積分，容易造成“積分飽和”，參數(shù)不易選擇，易造成振蕩。

為了克服普通積分控制作用的缺點(diǎn)，可如上圖為積分控制作用及時地提出正確的附加控制量。它有選擇地“記憶”有用信息，而略去無用信息，具有仿人智能的非線性積分作用。

8.4.2仿人智能積分控制算法控制算法如下：當(dāng)e·?e>0或?e＝0且e≠0時，對偏差積分當(dāng)e·?