智能控制参考

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1、1、智能控制是在什么背景下产生的？试述智能控制的主要特点。(1) 智能控制产生的背景 科学技术的产生和发展主要由生产发展需求和知识水平所决定，控制科学也不例外。二十世 纪以来，控制科学与技术得到了迅速发展，由研究单输入单输出被控对象的经典控制理论发 展形成了研究多输入多输出被控对象的现代控制理论。经典控制理论主要是采用频域法对控 制系统进行描述、分析和设计，现代控制主要采用时域的状态空间方法。二十世纪六十年代， 由于空间技术、海洋工程和机器人技术发展的需要2,控制领域面临着被控对象的高度复杂 性和不确定性,以及人们对控制性能要求越来越高的挑战。被控对象的高度复杂性和不确定 性主要表现为对象的高

2、维、高度非线性和不确定性3，高噪声干扰、强耦合，系统工作点 动态突变性，以及分散的传感元件与执行元件，分层和分散的决策机构，复杂的信息模式和 庞大的数据量。面对复杂的对象，复杂的任务和复杂的环境，用传统控制(经典控制和现代 控制)的理论和方法去解决是不可能的。原因4：(1)传统的控制理论都是建立在以微分 和积分为工具的精确数学模型之上的，而复杂系统的复杂性和不确定性都难以用精确的数学 模型描述，否则就会使原问题丢失很多信息，例如：骑自行车沿一条曲线行走这套看似简单 的动作，如果我们要把这一系列的动作和环境建立出精确的数学模型，然后再一步一步按模 型去操作，可以想象其过程是多复杂而又难以实现；(

3、2)传统的控制理论虽然也有办法对付 控制对象的不确定性和复杂性，如自适应控制和Robust控制可以克服系统中所包含的不确 定性，保证控制系统的控制质量不变，达到优化控制的目的。但他们仅适用于系统参数在一 定范围内缓慢变化的情况，其优化控制的范围是很有限的。(3)传统的控制系统要求输入的 信息比较单一，而现代的控制系统要面对复杂系统以各种形式(视觉、听觉、触觉和直接操 作的方式)将周围环境信息作为输入的状况，并将各种信息进行融合、分析和推理，再随环 境与条件的变化，相应地采取对策或行动。传统的控制策略单一，不能适合高层决策问题， 所以智能控制应运而生。(2) 智能控制具有下列特点:(1) 同时具

4、有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型 (含计算智能模型与算 法)表示的混合控制过程,也往往是那些含有复杂性、不完全性、模糊性或不确定性以及不存 在已知算法的过程,并以知识进行推理,以启发式策略和智能算法来引导求解过程。(2) 智能控制的核心在高层控制,即组织级。高层控制的任务在于对实际环境或过 程进行组织,即决策和规划,实现广义问题求解。(3) 智能控制是一门边缘交叉学科。实际上,智能控制涉及更多的相关学科。智能 控制的发展需要各相关学科的配合与支援,同时也要求智能控制工程师是个知识工程师。(4) 智能控制是一个新兴的研究领域。无论在理论上或实践上它都还很不成熟、很不完 善,需要进一步探索

5、与开发。1-2.1智能控制的特点1模型的复杂性、不完全性、模糊性、不确定性。2高层控制，采用符号信息处理、启发式程序设计、仿生 计算、知识表示以及自动推理和决策等相关技术。3、设计重点不在常规控制器上，而是智能机模型或计算智 能算法上。4、智能控制是一门边缘交叉学科，多学科、多领域结合。5、智能控制是一个新兴领域，需要进一步探索和开发。2、为什么说智能控制系统是自动控制发展的必然？你对智能控制的发展方向有何看法？ (1)智能控制是自动控制理论发展的必然趋势。人工智能为智能控制的产生提高了机遇。 自动控制理论是人类在征服自然,改造自然的斗 争中形成和发展的.控制理论从形成发展至今,已经经历多年的

6、历程,分为三个阶段.第一阶 段是以上世纪40年代兴起的调节原理为标志,称为经典控制理论阶段;第二阶段以60年代兴 起的状态空间法为标志,称为现代控制理论阶段;第三阶段则是80 年代兴起的智能控制理论 阶段.(2)你对智能控制的发展方向有何看法？3智能控制发展的前最展望人串能控制紊统赵-门需要多学科提供基础支持的 科学。因此，人AM控制系统必然是-个综合集成智墟系 统*它将随着模糊控制、神经网络控制、专家兼统的不断发 展而发展a从智能门功化国际联合会1992年成立以来，智能控制研 究已进入了科学臨沿，相关科研人员对这门新学科今后的发 廉方向和道路巴经取得了些共识卩虽然人工智能控制己有 20多即的

7、塩展历史但仍然只处干开创性研究阶段人工智 能的发展方向逼力求便智能系统学会分析、适应并做岀自己 的决策，庄工业上可应用F某些计算系统和传巒系统中叫 就口前人工智能控制系统的研究和发展来看，人工智能控制 还仃许筋问题冇待解决。3、BP 人工神经网络有哪些学习算法？试详述其中一种学习算法。BP 人工神经网络有哪些学习算法？1 、标准 BP 算法 2、动量 BP 算法 3 、学习率可变的 BP 算法 4 、二次收敛的 Newton 法、 拟 Newton 法 5、二阶 BP 算法 6、共振梯度法 7 、最小二乘法 8 、高阶快速学习算法 试详述其中一种学习算法。(动量BP算法)它的实质就是改变学习率

8、T来提高网络性能，其网络连接权的迭代关系式由传统BP算法Aw(f + 1) = 7 dw变为Am(? +1) = 77 +(2Au(0(3-15)其中，动量项+/(-!) =忧为动量因子，0 or1 动量项的 作用在于记忆上一时刻的连接权的变化方向即变化量的值)，这样就可以用较大的 学习速率系数T以提高学习速度。附加动量项利用其“惯性效应来抑制网络训练 中可能出现的振荡，起到了缓冲平滑的作用。此外，附加动量项还有利于脱离平坦区=如果网络的训练已进入了误差曲面的平坦区域，那么误差将变化很小，于是Au(f + 1)近似于Aw(t),而平均的将变为Aw = -(dE/d(3-16)I1_住4、从目前

9、的研究成果来看，人工神经网络控制有很好的发展前景，试结合目前的你了解的 人工神经网络研究成果加以讨论？ 随着科学技术的发展, 现代化机械设备的工作强度不断增大，生产效率、自动化程度也越 来越高，设备更加复杂的同时，各部分的关联也愈加紧密，某处微小故障可能会导致整台设 备甚至与设备有关的环境遭受灾难性的毁坏。近年来，设备预防维修制度正逐步向设备预知 维修制度过渡，与设备预防维修制度相比，预知维修制度以振动监测和故障诊断技术为基础， 可以做到及早发现故障并消除故障隐患，防止故障的进一步发展，能预防和减少恶性事故的 发生，保障人身和设备安全；可以节省设备维修时间，增加设备运行时间，节约维修资金， 进

10、而提高企业的生产率与经济效益。传统的诊断方法和诊断理论对单过程、单故障和渐发性故障的简单系统可以发挥较好的作 用，但对于多过程、多故障和突发性故障以及复杂庞大、高度自动化的大型设备和系统就具 有很大的局限性。将人工智能的理论和方法应用于机械故障诊断，发展智能化的机械故障诊 断技术，是机械故障诊断的一个新途径。其中，人工神经网络具有容错、联想、推测、记忆、 自适应、自学习和处理复杂多模式的功能，在对非线性时间序列的预测中有一定通用性。振 动是机械设备在运行过程中(正常运行与异常运行)所表现出来的一种信息，通过对机器主 要部位的振动值如位移、速度、加速度、转速及相位值等进行测定，与标准值进行比较，就 可宏观地评定机器的运行状况。然后对测得的振动量进行特征分析，确定故障的性质，最后 进一步进行分析就可以确定故障的原因及部位1 。利用人工神经网络对机械振动信号进 行预测，将预测结果作为检验设备是否发生故障的依据，也是对设备进行机械故障诊断的重 要依据。目前，人工神经网络已逐步应用到机械故障诊断领域，并成为机械故障诊断领域的 一个研究热点。