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1、 走进自动化世界 1/25走进自动化世界走进自动化世界主讲人：主讲人：汪汪 德德 彪彪20142014年年2 2月月 第三讲：自动化的第三讲：自动化的“大脑大脑” 走进自动化世界 2/25自动化的自动化的“大脑大脑”经典的经典的PIDPID控制控制先进的人工智能控制先进的人工智能控制人工智能与人工智能与PIDPID的结合的结合自动化的大脑在哪里自动化的大脑在哪里 走进自动化世界 3/25一、自动化的大脑在哪里一、自动化的大脑在哪里看一个生活案例看一个生活案例看一个生活案例看一个生活案例大脑起决定作用大脑起决定作用大脑起决定作用大脑起决定作用 走进自动化世界 4/25一、自动化的大脑在哪里一、自
2、动化的大脑在哪里再看一个水位自动控制案例再看一个水位自动控制案例再看一个水位自动控制案例再看一个水位自动控制案例杠杆起控制作用杠杆起控制作用 走进自动化世界 5/25一、自动化的大脑在哪里一、自动化的大脑在哪里机械式自动化大脑机械式自动化大脑机械式自动化大脑机械式自动化大脑瓦特蒸汽机调速瓦特蒸汽机调速瓦特蒸汽机调速瓦特蒸汽机调速 走进自动化世界 6/25一、自动化的大脑在哪里一、自动化的大脑在哪里电子式自动化大脑电子式自动化大脑电子式自动化大脑电子式自动化大脑水塔水箱水位自动控制水塔水箱水位自动控制水塔水箱水位自动控制水塔水箱水位自动控制 走进自动化世界 7/25一、自动化的大脑在哪里一、自动
3、化的大脑在哪里智能式自动化大脑智能式自动化大脑智能式自动化大脑智能式自动化大脑智能调节器智能调节器智能调节器智能调节器PLCPLC计算机计算机计算机计算机它们都含有它们都含有它们都含有它们都含有CPUCPU等智能芯片和程序等智能芯片和程序等智能芯片和程序等智能芯片和程序 走进自动化世界 8/25一、自动化的大脑在哪里一、自动化的大脑在哪里生活中取杯饮水例子可抽象成一个循环生活中取杯饮水例子可抽象成一个循环生活中取杯饮水例子可抽象成一个循环生活中取杯饮水例子可抽象成一个循环 走进自动化世界 9/25一、自动化的大脑在哪里一、自动化的大脑在哪里一个化工过程的控制环路一个化工过程的控制环路一个化工过
4、程的控制环路一个化工过程的控制环路“大脑大脑”计算机计算机“手臂手臂”执行器执行器“眼睛眼睛”变送器变送器被控对象被控对象反应釜反应釜 走进自动化世界 10/25一、自动化的大脑在哪里一、自动化的大脑在哪里控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象变送器变送器期望值期望值实际值实际值自动化的自动化的“大脑大脑”比较比较器器自动化系统的结构框图自动化系统的结构框图自动化系统的结构框图自动化系统的结构框图广义自动化的广义自动化的“大脑大脑” 走进自动化世界 11/25二、经典的二、经典的PIDPID控制控制n nPIDPIDPIDPID控制是最经典、应用最广泛的控制思想控制是最经典、应用最广泛的控制
5、思想控制是最经典、应用最广泛的控制思想控制是最经典、应用最广泛的控制思想n应用于应用于90%以上的自动化系统以上的自动化系统nPIDPID控制的实质：依据偏差来消除偏差！控制的实质：依据偏差来消除偏差！n由由3部分组成部分组成偏差的比例偏差的比例（P P）偏差的积分（偏差的积分（I I）偏差的微分（偏差的微分（D D）偏差偏差=期望值期望值-实际值实际值控制量控制量 走进自动化世界 12/25二、经典的二、经典的PIDPID控制控制比例控制比例控制比例控制比例控制积分控制积分控制积分控制积分控制微分控制微分控制微分控制微分控制正偏差正偏差负偏差负偏差 走进自动化世界 13/25二、经典的二、经
6、典的PIDPID控制控制n将比例、积分和微分组合起来就成了将比例、积分和微分组合起来就成了PIDPID控制控制+=dttdeKdtteKteKtudip)()()()( 是不是是不是PIDPID三项都必须齐全？三项都必须齐全？P P P P控制控制控制控制 前面水位控制就是前面水位控制就是前面水位控制就是前面水位控制就是P P P P控制控制控制控制P+IP+IP+IP+I控制控制控制控制P+DP+DP+DP+D控制控制控制控制P+I+DP+I+DP+I+DP+I+D控制控制控制控制 走进自动化世界 14/25二、经典的二、经典的PIDPID控制控制 K Kp p、K Ki i、K Kd d如
7、何确定？如何确定？参数整定太麻烦了！有没有其他好办法哟？参数整定太麻烦了！有没有其他好办法哟？控制器自己整定控制器自己整定PIDPID参数！参数！经验法经验法实验法实验法计算法计算法 走进自动化世界 15/25三、先进的人工智能控制三、先进的人工智能控制 走进自动化世界 16/25三、先进的人工智能控制三、先进的人工智能控制主要的智能控制主要的智能控制主要的智能控制主要的智能控制人工智能人工智能控制控制神经网络神经网络控制控制遗传算法遗传算法控制控制模糊模糊控制控制专家系统专家系统控制控制. 走进自动化世界 17/25三、先进的人工智能控制三、先进的人工智能控制神经网络控制神经网络控制神经网络
8、控制神经网络控制生物神经元生物神经元生物神经元生物神经元神神神神经经经经元元元元模模模模型型型型人工神经网络人工神经网络人工神经网络人工神经网络 走进自动化世界 18/25三、先进的人工智能控制三、先进的人工智能控制神经网络神经网络小脑小脑神经网络神经网络自组织自组织神经网络神经网络HopfieldHopfield神经网络神经网络BPBP神经网络神经网络RBFRBF神经网络神经网络神经网络种类神经网络种类神经网络种类神经网络种类 走进自动化世界 19/25三、先进的人工智能控制三、先进的人工智能控制神经神经网络网络模型模型训练训练应用应用记忆联记忆联想功能想功能数据样数据样本本神经网络在控制中
9、的如何应用？神经网络在控制中的如何应用？神经网络在控制中的如何应用？神经网络在控制中的如何应用？ 走进自动化世界 20/25三、先进的人工智能控制三、先进的人工智能控制模糊控制模糊控制模糊控制模糊控制奠奠奠奠基基基基人人人人La La ZadehZadeh教授教授例：水温控制例：水温控制例：水温控制例：水温控制人对水温的表达：人对水温的表达：“很烫很烫”、“烫烫”、“热热”、“较热较热”、“合适合适”、“较冷较冷”、“冷冷”、“很冷很冷”人对阀门开度的表达：人对阀门开度的表达：“开大开大”、“开适中开适中”、“关关小小” 走进自动化世界 21/25三、先进的人工智能控制三、先进的人工智能控制模
10、糊控制器模糊控制器模糊控制器模糊控制器if A is then Y is 或者或者if A is and (or) B is then Y is . 模糊化模糊化接口接口模糊模糊推理推理清晰化清晰化接口接口规则库规则库A AB BY Y 走进自动化世界 22/25专家控制专家控制 相当于一个自动控制系统由若干位领域内专家在进行相当于一个自动控制系统由若干位领域内专家在进行控制，它由专家系统和自动控制两个部分组成。控制，它由专家系统和自动控制两个部分组成。知识库知识库数据库数据库领域专家领域专家人机接口人机接口专家系统专家系统三、先进的人工智能控制三、先进的人工智能控制直接专家控制直接专家控制间
11、接专家控制间接专家控制 走进自动化世界 23/25四、人工智能与四、人工智能与PIDPID的结合的结合人工智能控制有没有短板？人工智能控制有没有短板？人工智能控制有没有短板？人工智能控制有没有短板？实时性问题实时性问题实时性问题实时性问题神经神经PIDPID模糊模糊PIDPID专家专家PIDPID遗传遗传PIDPID其他其他PIDPID 走进自动化世界 24/25四、人工智能与四、人工智能与PIDPID的结合的结合人工智能与人工智能与人工智能与人工智能与PIDPIDPIDPID的结合方式的结合方式的结合方式的结合方式被控被控对象对象联合联合被控被控对象对象优化优化调整调整 走进自动化世界 25/25自动化的自动化的“大脑大脑”下一讲：自动化的下一讲：自动化的“手臂手臂”再再 见见
