智能控制技术第四讲

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智能控制原理及应用教程

智能控制原理及应用教程

智能控制原理及应用教程智能控制是一种应用智能技术的控制方法,它利用计算机和传感器等设备,对待控制对象进行感知、分析和决策,从而实现对目标系统的自动控制。

智能控制技术在工业控制系统、机器人控制、环境监测等领域有着广泛的应用。

智能控制的原理主要包括感知与获取信息、处理与计算、决策与动作三个步骤。

首先,通过传感器等设备获取系统内部和外部环境的信息,对待控制对象的状态进行感知。

然后,利用计算机进行信息处理和计算,对采集到的数据进行分析和处理,得到控制决策所需的参数。

最后,根据计算出的控制参数,进行控制动作,调整待控制对象的状态,达到控制系统的目标。

智能控制的应用领域非常广泛。

在工业控制系统中,智能控制可以实现对生产过程的自动化控制,提高生产效率和产品质量。

例如,利用智能控制技术,可以实现对机械设备的智能监控和故障预警,提高设备运行的稳定性和可靠性。

同时,智能控制还可以应用于物流系统、仓储系统等领域,实现对物流流程的智能化管理和优化。

智能控制技术在机器人领域也有着重要的应用。

通过智能控制技术,可以实现对机器人的智能导航、路径规划和动作控制,提高机器人的工作能力和自主性。

例如,在无人驾驶领域,智能控制可以实现对车辆的自动驾驶和智能交通管理,提高道路交通的安全性和效率。

此外,智能控制技术还可以应用于环境监测与控制领域。

通过采集环境信息,并利用智能控制算法进行分析和处理,可以实现对环境污染物的检测和控制。

例如,在空气质量监测中,智能控制可以实时检测大气中的污染物浓度,并根据检测结果自动调整空气净化设备的运行状态,提高空气质量。

总之,智能控制技术在诸多领域都有广泛的应用。

通过利用计算机和传感器等设备进行信息感知和处理,智能控制可以实现对待控制对象的自动化控制,提高工作效率和产品质量,减少人力成本和资源消耗。

随着智能技术的不断发展和创新,智能控制技术将会在更多的领域得到应用,为人们的生活带来更多便利和效益。

第四讲单点控制-资料

第四讲单点控制-资料
(1)原则 (2)新建交叉口信号相位方案的确定
10
3、配时参数的计算
(1) 绿灯间隔时间
一个信号相位绿灯时间结束,到下一个相位信号绿灯时间开
始之间的时间间隔,称为绿灯间隔时间。与停止线到冲突点的距
离,车辆在进口道上的行驶车速,车辆制动时间等有关,公式如
下:
z
I ua ts
C
相位A r
相位B
35
三、半感应控制
1、检测器放在次要道路上 平时主路上总是绿灯,对次路预置最短绿灯时间。 P184图5-16———次路优先通行
36
2、检测器放在主要道路上
平时主路上总是绿灯,当检测器测不到主路由车辆时,才换 相位让次路通行。
► 避免主路车 被次路车辆打断, 且有利于次路上 自行车的通行。
37
四、全感应控制
(2)不适宜处于联动定时系统中的交叉口,宜用感应控制; (3)感应控制特别适用于交通只在一天的部分时间里需要信号
控制的地方; (4)感应控制在轻交通交叉口有其优越性,不致使主要道路上
的交通产生不必要的延误; (5)感应控制,在有几个流向的交通量时有时无或多变的复杂
交叉口上,可得到最大效益, (6)半感应信号通常适用于主次道路相交及只在次路有车辆和
c0
1.5L5 1Y
该式针对的是孤立的交叉口,假定其交通流量稳 定地到达交叉口。
26
(3)流量比: Y=Qd/Sd (4)总有效绿灯时间:
Ge=G0-L (5)各相位有效绿灯时间:
gej
Ge
yi Y
(6)各相位的绿信比: j

g ej C0
(7)各相位显示绿灯时间:gj gejAj lj
(8)最短绿灯时间:

第三讲和第四讲-补偿控制

第三讲和第四讲-补偿控制
26
思考: 思考: 补偿控制是属于开环控制还是闭环 控制呢? 控制呢?
27
答案:补偿控制属于开环控制。补偿效 答案:补偿控制属于开环控制。 果取决于设计是否准确, 果取决于设计是否准确,而且仅对特定 可测扰动有效,对于其他扰动无效。 可测扰动有效,对于其他扰动无效。 思考:如何解决其他扰动呢? 思考:如何解决其他扰动呢?
29
何时需要补偿控制? 何时需要补偿控制?
扰动幅度和扰动影响大,或需要高精度的控制要 扰动幅度和扰动影响大, 此时要采用补偿控制。 求,此时要采用补偿控制。
30
水箱的水位控制的扰动量是什么? 水箱的水位控制的扰动量是什么?
阀门 + 定 水箱 水位 水
电 位 计 给
进 水

31
复合控制系统例:水箱的水位反馈控制 + 复合控制系统例: 针对出水流量变化的补偿控制


加热炉

6
通俗地讲,开环系统就是没有“自动控制”,闭 通俗地讲,开环系统就是没有“自动控制” 环系统则有。 举日常生活中的例子, 环系统则有。 举日常生活中的例子,用电来烧水 --温度问题。 如果用的是“电吊子”--只有一根U --温度问题 如果用的是“电吊子”--只有一根 温度问题。 只有一根U 型电热管的那种,插电后,你得看着,否则, 型电热管的那种,插电后,你得看着,否则,水 烧开了,甚至烧干了,它也不会停,这是“ 烧开了,甚至烧干了,它也不会停,这是“开环 系统” 饮水机或较先进的电水壶,它不用你管, 系统”。 饮水机或较先进的电水壶,它不用你管, 水开了,自动断电保温。水冷了,自动接通电源, 水开了,自动断电保温。水冷了,自动接通电源, 加温。这就是“闭环系统” 还有电饭锅、 加温。这就是“闭环系统”。 还有电饭锅、洗澡 用的电热水器、冰箱的温度控制等等,都是“ 用的电热水器、冰箱的温度控制等等,都是“闭 环系统” 环系统”,

智能控制技速成课

智能控制技速成课

智能控制技速成课
智能控制技术是指在自动化系统中应用各种智能算法和方法实现控制的技术。

它可以应用于工业生产、交通运输、能源领域等各个方面。

智能控制技术可以提高生产过程的稳定性和效率,并降低能源的消耗。

同时,它还可以减轻人工操作的负担,提高生产线的自动化程度。

想学习智能控制技术,你可以从以下几个方面入手:
1. 基础知识学习:了解控制系统的基本原理和常见的控制方法,例如PID控制、模糊控制、神经网络控制等。

2. 编程技能学习:掌握相关的编程语言,例如C/C++、Python等,以便实现控制算法的编写和实施。

3. 硬件平台学习:了解各种智能硬件平台,例如Arduino、Raspberry Pi等,它们可以实现与传感器和执行器的连接,从而实现控制过程。

4. 算法研究和应用:深入研究智能控制算法,并探索其在实际应用中的问题解决和优化方法。

5. 实践项目:参与实际的智能控制项目,通过实践不断提高自己的技术水平和应用能力。

智能控制技术

智能控制技术
模糊控制洗衣机智能控制的实例智能机器人在复杂环境中具有视觉听觉触觉等多种感知识别与认识能力能正确理解用户下达的任务并自主制定规划动作序列自适应执行智能控制的实例无人驾驶汽车根据交通地图和指定目的地自主做出并及时调整驾驶策略caltechsalicecompetingdarpagrandchallenge智能控制的实例智能制造系统具有一定自主性和合作性的智能制造单元组成的人机一体化智能系统高度柔性和集成计算机模拟人类专家的智力活动完成从市场订单产品设计工艺设计计划与调度加工制造检验仓储销售售后服务等制造活动全过如cims工厂企业加工车间装配车间单元铣削工作站检验工作站物料储运工作站铣床机器铣床机器工厂控制层车间控制层单元控制层工作站控制层设备控制层cims系统5级阶梯结构整个生产过程的信息综合优化调度生产管理经营管理智能控制的实例模糊控制洗衣机模糊策略控制下模仿人的思维自主分析与判断操作程序随环境变化进行自适应调整保证洗净度前提下以减少衣物磨损和水消耗为目标进行优化控制根据负载量水位水温布质等传感器测量数据自主指定调整执行最佳洗涤程序智能控制系统特征控制对象与环境的复杂性
铣床
机器 人
零件存 设备控制层 储器
智能控制的实例
模糊控制洗衣机 • 模糊策略控制下,模仿人的思维自主分析与判断,操作
程序随环境变化进行自适应调整 • 保证洗净度前提下,以减少衣物磨损和水消耗为目标进
行优化控制 • 根据负载量、水位、水温、布质等传感器测量数据,自
主指定、调整、执行最佳洗涤程序
智能控制系统特征
策略
Caltech’s Alice competing in DARPA Grand Challenge
智能控制的实例
智能制造系统
• 具有一定自主性和合作性的智能制造单元组成的人-机

大学智能化控制系统教案

大学智能化控制系统教案

大学智能化控制系统教案本教案主要面向大学自动化、电气工程等相关专业的学生,旨在对智能化控制系统的设计、实现和应用进行详细讲解和探讨。

通过学习本课程,学生将掌握智能化控制系统的基本概念、设计原则、系统构成和应用技术,培养其综合分析和解决实际问题的能力,为以后从事相关工作打下坚实的基础。

一、教学目标1.掌握智能化控制系统的各种传感器、控制器和执行器等基本元件的特点和原理。

2.理解智能化控制系统的结构与组成方法,掌握分析和设计智能化控制系统的基本方法。

3.掌握现代控制理论在智能化控制系统中的应用与实践技术。

4.了解智能化控制系统在机器人控制、工业生产自动化、智能家居等领域的应用,了解智能化控制系统的发展趋势。

二、教学内容1.智能化控制系统概述(1)智能化控制系统的定义与发展历程。

(2)智能化控制系统的特点和优点。

2.智能化控制系统构成和原理(1)传感器和执行器的原理和特点。

(2)控制器的种类和功能。

(3)智能化控制系统的结构与组成方法。

3.智能化控制系统设计方法(1)智能化控制系统设计基本流程。

(2)控制系统建模方法。

(3)控制算法设计与实现。

4.现代控制技术在智能化控制系统中的应用(1)模糊控制技术。

(2)神经网络控制技术。

(3)遗传算法控制技术。

5.智能化控制系统的应用(1)机器人控制。

(2)工业生产自动化。

(3)智能家居。

6.智能化控制系统的发展趋势(1)6G时代的机遇和挑战。

(2)趋势一:集成化。

(3)趋势二:智能化。

(4)趋势三:可靠性。

三、教学方法1.讲授法——通过教师的讲述,有系统地全面讲解智能化控制系统的概念、结构、原理、方法和应用等内容,以及其在现代工业控制中的应用。

2.案例分析法——通过实例分析,使学生在理解理论基础的同时,掌握智能化控制系统的实际应用。

3.实验方法——通过实验教学,让学生对智能化控制系统的运行过程和关键参数进行实时监测和分析,提高学生的分析和解决问题的能力。

四、教学评估1.日常评估——通过听课、发言和作业等方式,综合评估学生的学习和掌握程度。

人工智能控制技术 课件

人工智能控制技术 课件

人工智能控制技术课件
这是一个关于人工智能控制技术的课件。

本课程将介绍人工智能在控制系统中的应用和基本原理。

第一部分:人工智能控制技术概述
1. 人工智能控制技术的定义和背景
2. 人工智能控制技术的优势和挑战
3. 人工智能在控制系统中的应用领域
第二部分:基本原理
1. 人工智能算法的分类和特点
2. 监督学习、无监督学习和强化学习的概念和原理
3. 深度学习和神经网络的基本原理
第三部分:人工智能控制系统设计
1. 控制系统基本要素和结构
2. 人工智能算法在控制系统中的应用
3. 人工智能控制系统设计的步骤和方法
第四部分:案例分析
1. 人工智能在智能机器人控制系统中的应用案例
2. 人工智能在工业自动化控制系统中的应用案例
3. 人工智能在交通系统控制中的应用案例
第五部分:未来发展趋势
1. 人工智能控制技术的挑战和机遇
2. 人工智能在控制系统中的创新趋势
3. 人工智能控制技术的发展前景
通过本课件的学习,您将了解人工智能控制技术的基本原理、应用案例和发展趋势,为进一步探索人工智能在控制系统中的应用奠定坚实的基础。

第四讲_DCS体系结构分析

第四讲_DCS体系结构分析
Cnet:控制网络(连接DDC、DAS、PLC等站)
Snet:监控网络(连接Fnet、Cnet及操作站、监控站等)
Mnet:管理网络(连接Snet及管理上位机)(中、大型DCS 具有、超大型DCS还能有更高级网络)
(参见:教材P.24. 图2.1 集散控制系统的体系结构)
Snet Cnet
Fnet
过程控制级的任务主要有: 一是采集过程数据,进行数据转换与处理(DAS、PLC)
二是对生产过程进行监测和控制,实现控制规律(DDC、PLC)
三是现场设备及I/O卡件的自诊断(现场总级接口)
四是与过程监控级进行数据通信(Cnet/Fnet-Snet通信接口) 过程控制站接收现场设备级送来的信号,按照预定的控制规律 进行运算,并将运算结果作为控制信号,送回到现场执行器中 去,从而实现控制功能。 数据采集站接收现场信号,进行转换处理,送到Snet网络上的 其他站,它不直接完成控制功能。
直流电源系统稳定性
电气隔离 冗余双电源 主要采用电源1:1冗余;子 电源采用1:N冗余
现场控制站设备
控制计算机
现场控制站设备
工控机特点: CPU:
现场控制站大都采用Motorola公司M68000 系列和Intel公司80X86系列产品。
存储器:
ROM占有较大的比例。
总线:
PC总线应用进入
I/O通道:(丰富的I/O)
DI/DO(SI/SO) AI/AO PI/PO
操作站设备
平面操作台
双层操作台
斜面操作台
琴式操作台
操作站设备
操作站计算机: CPU:
32位或64位
存储器:
大容量外储(甚或有记录仪)。
操作键盘和鼠标:
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模糊幂集 论域U中模糊子集的全体,称为U中 的模糊幂集,记作F(U),即 空集 记为 对于任一u∈U,若μA=0,则称A为空集 ;
全集 对于任一u∈U,若μA=1,则称A=U为 全集,通常全集记为E。
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗 24
2.2.4 模糊集合运算
逻辑运算
设A、B是论域U上的两个模糊集合,即 A,B∈F(U)
确定方法
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗
11
2.2.3 隶属度函数及其值确定 模糊控制中应用较多的隶属函数
左大右小的偏小型下降函数(称做Z函数)
(x) 1.0
矩形分布
(x)
1.0
梯形分布
(x) 1.0
曲线分布
0
0
0
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗
12
2.2.3 隶属度函数及其值确定
模糊控制中应用较多的隶属函数
第二章 模糊控制
《智能控制技术》 厦门工学院 陈珍姗
第二章 模糊控制
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗
2
2.2 模糊控制的数学基础
2.2.1 经典集合 2.2.2 模糊集合 2.2.3 隶属度函数及其值确定 2.2.4 模糊集合运算 2.2.5 模糊集合与普通集合的联系 2.2.6 模糊关系
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗 3
设A,B为X中的两个模糊集合,隶属函数 分别为μA和μB,则
代数积 A B
AB ( x) A ( x) B ( x)
AB ( x) A ( x) B ( x) A ( x) B ( x)
ˆ 代数和 A B
有界和 A B
有界差 AB 有界积 A B
%I B 0.5 0.2 0.3 0.8 0.4 0.1 0.2 0.7 0.1 0.4 0.2 0.3 0.1 0.2 0.1 A % a b c d e a b c d e %U B 0.5 0.2 0.3 0.8 0.4 0.1 0.2 0.7 0.1 0.4 0.5 0.8 0.4 0.7 0.4 A % a b c d e a b c d e % 1 0.5 1 0.3 1 0.4 1 0.2 1 0.1 0.5 0.7 0.6 0.8 0.9 AC a b c d e a b c d e
Matlab命令: trimf(x, [a, b, c])
其中参数a和c确定三角形的“脚”,而参数b确定三角 形的“峰”
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗 17
2.2.3 隶属度函数及其值确定
典型的隶属函数
在Matlab中已经开发出11种隶属函数,即双S形隶属函数 (dsigmf)、联合高斯型隶属函数(gauss2mf)、高斯 型隶属函数(gaussmf)、广义钟形隶属函数 (gbellmf)、II型隶属函数(pimf)、双S形乘积隶属函数 (psigmf)、S状隶属函数(smf)、S形隶属函数 (sigmf)、梯形隶属函数(trapmf)、三角形隶属函数 (trimf)、Z形隶属函数(zmf)。
2.2.3 隶属度函数及其值确定
• 属于模糊集的 程度
• 单峰、对称平 衡、重叠问题 等等。
函数定义
• 模糊统计法 • 专家评分法 • 二元对比排序
基本原则 • 基本曲线(3) • 平滑曲线(3) 常用曲线
确定方法
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗
4
2.2.3 隶属度函数及其值确定
隶属函数是模糊集合论的基础,如何确定隶属函数
2.2.3 隶属度函数及其值确定
例2.4.1 对于不同的实验者,清晰集合Aλ可以有不同的边界。但 它们都对应于同一个模糊集A。
模糊集A u0 清晰集A2*
清晰集A1*
年轻人
17-30岁
20-35岁
论 域 U
所有人
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8
2.2.3 隶属度函数及其值确定
隶属函数确定的方法
=2,c=10 =4,c=10 =6,c=10
5 10 15 gaussmf, c=10, =2,4,6
20
19
2.2.3 隶属度函数及其值确定
模糊控制中应用较多的隶属函数
广义钟型隶属函数 1 f ( x, a, b, c) 2b xc 1 , b, c])
nA A ( xi ) lim n n
其中n为总试验次数, n A 为n次试验中 xi A 的次数
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗 6
2.2.3 隶属度函数及其值确定
例2.4.1 设X为0~100岁,A为青年人,x=27岁,对128人做抽 样调查,让每个人给出“青年人”比较适合的年龄段,最后 整理出反应27岁属于“青年人”的隶属频率,如表所示
斜率=-b/2a
c-a
c
c+a
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20
2.2.3 隶属度函数及其值确定
模糊控制中应用较多的隶属函数
广义钟型隶属函数
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21
2.2 模糊控制的数学基础
2.2.1 经典集合 2.2.2 模糊集合 2.2.3 隶属度函数及其值确定 2.2.4 模糊集合运算 2.2.5 模糊集合与普通集合的联系 2.2.6 模糊关系
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗 22
2.2.4 模糊集合运算
模糊集合是由隶属函数来表征的,因此模糊集合
之间的运算是通过隶属函数来定义。
逻辑运算
代数运算
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗
23
2.2.4 模糊集合运算
逻辑运算:模糊集合是普通集合的扩展,因此模糊集
合的基本运算,如交、并、补和包含等,与普通集合具有 很大的相似性
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗 29
2.2.4 模糊集合运算
举例2:连续论域上的模糊集合的运算
[例]假设年龄的论域为U=[0,100],则模糊 集“老年人”可用隶属函数表征为:
试计算模糊集“不是老年人”
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30
2.2.4 模糊集合运算
代数运算:引入概率算子和有界算子
Matlab命令: trapmf(x, [a, b, c, d]) a和d确定梯形的“脚”,而参数b和c确定梯形的“肩膀”
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗 13
2.2.3 隶属度函数及其值确定
模糊控制中应用较多的隶属函数
右大左小的偏大形上升函数(称做S函数)
(x)
1.0
矩形分布
(x)
1.0
A (x j )
X
i
bi
(x j ) /

i
二元对比排序法等等
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗 10
2.2.3 隶属度函数及其值确定
• 属于模糊集的 程度
• 单峰、对称平 衡、重叠问题 等等。
函数定义
• 模糊统计法 • 专家评分法 • 二元对比排序
基本原则 • 基本曲线(3) • 平滑曲线(3) 常用曲线
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗
18
2.2.3 隶属度函数及其值确定
模糊控制中应用较多的隶属函数
高斯型隶属函数
( x c) 2 f ( x, , c) exp 2 2
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗

Matlab命令: gaussmf(x,[σ, c])
0
x
x
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗
16
2.2.3 隶属度函数及其值确定
模糊控制中应用较多的隶属函数
三角形隶属函数
0 xa b a f ( x, a, b, c) c x c b 0 xa
0.8 1
a xb
0.6
bxc xc
0.4 0.2 0 0 2 4 6 trimf, P=[3 6 8] 8 10
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗 9
2.2.3 隶属度函数及其值确定
隶属函数确定的方法
专家经验法
根据专家经验给出模糊信息的处理算式或相应的权系 数来确定隶属函数的一种方法,专家经验越成熟,次 数越多,效果越好。 例如:对于病人xj是否患有某种疾病A诊断可以根据多 种症状{bi}来判断。将每个症状bi视作清晰子集,令其 特征函数为Xbi(xj)。根据临床经验,将每个症状bi对疾 病A所起作用赋予一定的权系数ωi,于是,集合A的隶 属函数可按下式得出:
举例1:离散论域上的模糊集合的运算
例:设论域U={a, b, c, d, e}上有两个模糊集分别为:
% 0.5 0.3 0.4 0.2 0.1 B 0.2 0.8 0.1 0.7 0.4 % A a b c d e a b c d e
% % % % % 求 A I B A U B AC
包含 相等 若对任一u∈U,都有μB(u)≤ μA(u), A; 若对任一u∈U,都有μB(u)=μA(u),则 则称B包含于A,或称A包含B,记作B 称B等于A,记作B=A。
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2.2.4 模糊集合运算
逻辑运算
设A、B是论域U上的两个模糊集合,隶属函数分别为μA和μB
梯形分布
1.0
曲线分布
0
x
0
x
0
x
厦门工学院 智能控制技术 陈珍姗
14
2.2.3 隶属度函数及其值确定
模糊控制中应用较多的隶属函数
S形隶属函数 1 f ( x, a, c) 1 e a ( xc )
1
Matlab命令: sigmf(x, [a, c])
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