智能控制智能控制(Intelligent Control,IC)是20世纪80年代出现的一个新兴的科学领域,它是继经典控制理论方法和现代控制理论方法之后的新一代控制理论方法,是控制理论发展的高级阶段。它主要用来解决那些传统方法难以解决的复杂系统控制问题。基本概念所谓智能控制就是指具备一定智能行为的系统,是人工智能、自动控制与运筹学三个主要学科相结合的产物。也可以说是以自动控制理论为基础,应用拟人化的思维方法、规划及决策实现对工业过程最优化控制的先进技术。智能控制具有学习功能、适应功能和组织功能等特点。智能控制的发展??基于知识的控制基于知识的控制((Knowledge Based ControlKnowledge Based Control) ) ————人工智能与自动控制相结合的产物人工智能与自动控制相结合的产物19651965年年: : 傅京孙提出把人工智能的启发式推理规则用于学习控制系统。19671967年年: : Leondes首次使用“智能控制”一词。19711971年年: : 傅京孙论述了人工智能与自动控制的关系。19851985年年: : IEEE在美国纽约召开第一届智能控制学术讨论会。19871987年年: : 在美国费城召开智能控制国际会议。主要内容??((11))模糊控制模糊控制((Fuzzy ControlFuzzy Control))??((22))专家控制专家控制((Expert ControlExpert Control))??((33))神经网络控制神经网络控制((work work Control))它们可以单独使用,也可以结合起来应用;即可应用于现场控制,也可以用于过程建模、优化操作、故障诊断、生产调度和经营管理等不同层次。 模糊控制模糊控制是一种应用模糊集合、模糊语言变量和模糊逻辑推理知识,模拟人的模糊思维方法,对复杂系统实施控制的一种智能控制系统。发展概况?模糊数学和模糊控制的概念由美国加利福尼亚大学著名教授Zadeh提出⑴1965: Fuzzy Sets⑵ 1968: Fuzzy Algorithm⑶1972: A Rationale for Fuzzy Control?模糊控制的应用⑴1974年:英国伦敦大学教授Mamdani应用模糊控制语句组成模糊控制器,应用于锅炉和汽轮机的运行控制;⑵1975年:工业反应过程的温度控制;⑶1976年:热水装置、压力容器、压力与液面控制;⑷1977年:多变量热变换过程控制、交通枢纽指挥控制;⑸1979年:自组织模糊控制器;⑹80年代开始大规模应用于化工、机械、冶金、工业窑炉、水处理、食品生产等大型工业过程控制中。基本结构模糊控制器系统基本构成如图所示。其系统构成与其他控制系统的主要区别仅在于控制器是由模糊数学、模糊语言形式的知识表示和模糊逻辑为基础,采用计算机控制技术构成的模糊控制器。r模糊控制器CuUE模糊化知识库解模糊模糊推理被控对象系统核心是模糊控制器:模糊化模糊化解模糊解模糊模糊推理xXYRXY??y相关概念?模糊化:模糊化的作用是将输入的精确量转换成模糊化量,输入值的模糊化是通过论域的隶属度函数实现的。?模糊推理:利用知识库的信息和模糊运算方法,模拟人的推理决策的思想方法,在一定的输入条件下激活相应的控制规则给出适当的模糊控制输出。?解模糊(清晰化):将模糊推理得到的控制量(模糊量)变换为实际用于控制的清晰量。它包含两个方面的内容:①将模糊的控制量经清晰化变换成表示在论域范围的清晰量;②将表示在论域范围的清晰量经尺度变换变成实际的控制量。较常用的清晰化方法有:最大隶属度方法、面积重心法和中位数法。?知识库:知识库中包含了具体应用领域中的知识和要求的控制目标。它通常由数据库和模糊控制规则库两部分组成。①数据库数据库提供论域中必要的定义,包括各语言变量的隶属度函数,模糊空间的量化级数、量化方式及比例因子等。②规则库主要包括用模糊语言变量表示的一系列控制规则,它们反映了控制专家的经验和知识。规则的形式很象计算机程序设计语言中常用的条件语句,是由一系列IF-THEN型模糊条件句所构成。应用领域?净水池添加凝聚剂控制:凝聚反应过程的浑浊度、碱度和pH值;?排水泵控制:流入水量控制、排水过程的水位、水位变化、排水量和泵转速;?水泥窑燃烧控制:化学反应热力系统的温度和转矩;?水泥料粉碎控制:长间隙和长时滞过程的电力、振动、差压和温度;?转炉供给煤气控制:供气过程的电极高低、转炉吹炼设定;?发酵过程控制:发酵过程的温度、pH值、基质消耗量、溶存氧气浓度等;?核反应堆控制:核反应过程的输出量、燃料温度和冷却层温度;?自动销售机控制和机器人控制等。