神经网络控制的特点分析
4神经网络控制
4）具有很强的信息综合能力。能够同时处理大量不同类型的输入。利 用此功能可以有效地进行信息融合。 5）硬件实现愈趋方便。大规模集成电路技术的发展为神经网络的硬 件实现提供了技术手段。
二、神经网络控制器分类
一般可分为两类： 神经控制，是以神经网络为基础而形成的独立智能控制系统； 混合神经网络控制，代表利用神经网络学习和优化能力来改善传统控制 的现代控制方法。如自适应神经控制等。 目前分类还存在较大争议，没有统一的分类法。综合各国专家的分类 法，将典型的神经网络的控制结构和学习方式归结为以下几类。
y
19
三、非线性动态系统的神经网络辨识
为了减小神经网络模型的复杂程度，神经网络也应有其最佳的辨识 模型结构。归纳起来，非线性离散时间动态系统一般有以下几种类型。
1 y (l 1) ai y(l i ) g[u(l ), u(l 1),, u(l m 1)]
i 0
第一特征抽取器 1 0 1 0 1 0 1 2 0 3 0 1 0 0 0 1 0
12
1 0 0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 1 0 0 1
第二特征抽取器
4、2 神经网络辨识 一、神经网络的辨识基础
辨识是在输入和输出数据的基础上，从一组给定的模型中，确定 一个与所测系统等价的模型。 辨识具有三个基本要素： 1）输入/输出数据(指能够量测到的系统的输入/输出) 。 2）模型类(指所考虑的系统的结构)。 3）等价准则(指辨识的优化目标)。 从实用的观点看，辨识就是从一组模型中选择一个模型，按照某 种准则，使之能最好地拟合所关心的实际系统的动态或静态特性。
8
三、神经网络的逼近能力
1987年 结论 1988年 结论 前向传播神经网络若含有两个隐含层，且神经元激励函 对于在紧凑集中的任何平方可积函数可以通过有限个隐 数为单调的s型函数，则此神经网络能够得到合适的逼近精度。 含神经元组成的二层前向传播神经网络来逼近（神经元激励函数不一定是 单调s型），并能达到任意的逼近精度。 考虑具有单个隐含层的前向网络其输出属于集合
现代控制工程第13章神经网络控制
13.3.2 BP学习算法
▪ 两个问题：
（1）是否存在一个BP神经网络能够逼近给定的样本或者函数。
（ 2）如何调整BP神经网络的连接权，使网络的输入与输出与 给定的样本相同。
1986年，鲁梅尔哈特（D. Rumelhart）等提出BP学习算法。
13.3.2 BP学习算法
1. 基本思想
目标函数：
x1
y1m
x2
y2m
x p1
y
m pm
13.3.2 BP学习算法
2. 学习算法
d y wikj1
k i
k 1 j
d y y u m ( i
m
i
)
si
fm
(
m)
i
——输出层连接权调整公式
d u d k i
fk (
k)
i
w k 1 k
l
li
l
——隐层连接权调整公式
13.3.2 BP学习算法
2. 学习算法
13.2 神经元与神经网络
13.2.1 生物神经元的结构
人脑由一千多亿（1011亿－ 1014 亿）个神经细胞（神经元）交织 在一起的网状结构组成，其中大 脑皮层约140亿个神经元，小脑皮 层约1000亿个神经元。
神经元约有1000种类型，每个神经元大约与103－ 104个其他 神经元相连接，形成极为错综复杂而又灵活多变的神经网络。 人的智能行为就是由如此高度复杂的组织产生的。浩瀚的宇 宙中，也许只有包含数千忆颗星球的银河系的复杂性能够与大 脑相比。
13.2.1 生物神经元的结构
神经网络（neural networks，NN）
▪ 生物神经网络( natural neural network, NNN): 由中枢神经系 统（脑和脊髓）及周围神经系统（感觉神经、运动神经等）所 构成的错综复杂的神经网络，其中最重要的是脑神经系统。 ▪人工神经网络(artificial neural networks, ANN): 模拟人脑神经 系统的结构和功能，运用大量简单处理单元经广泛连接而组成 的人工网络系统。
控制系统中的模糊控制与神经网络控制比较
控制系统中的模糊控制与神经网络控制比较在现代控制系统中，模糊控制和神经网络控制是两种常见的控制方法。
它们都具有一定的优势和特点，但是又各自存在一些局限性。
本文将就这两种控制方法进行比较，旨在帮助读者更好地理解和选择适合自己需求的控制方法。
一、模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它将人的直观经验与控制系统的数学模型相结合，用来应对系统模型不确定或难以建模的情况。
模糊控制系统由模糊化、模糊推理和解模糊化三个主要部分组成。
1、模糊控制的优势（1）适应不确定性：模糊控制可以很好地应对系统参数变化、环境变化等不确定性因素，因为它不需要准确的数学模型。
（2）处理非线性系统：对于非线性系统，模糊控制可以通过模糊化和模糊推理来逼近系统的动态特性，因此具备较好的适应性。
（3）易于理解和调试：模糊规则基于经验知识，形式简单易懂，参数调节相对容易，操作员或工程师可以理解和调试模糊控制系统。
2、模糊控制的局限性（1）计算复杂性：模糊控制系统需要进行模糊化、模糊推理和解模糊化等操作，这些操作可能导致计算量大、实时性差，不适合对响应时间要求较高的控制系统。
（2）难以优化：模糊控制的参数调节通常是基于试错法，缺乏理论指导，难以进行精确优化，因此对于某些需要高精度控制的系统效果并不理想。
二、神经网络控制神经网络控制是一种利用人工神经网络模拟生物神经网络的结构和功能来实现控制的方法。
神经网络控制系统由输入层、隐含层和输出层构成，通过训练神经网络来实现控制效果。
1、神经网络控制的优势（1）适应性强：神经网络具有强大的自适应性能，能够适应未知系统或具有时变性质的系统，从而在控制过程中实现自学习和自适应。
（2）映射能力强：神经网络可以将非线性映射问题转化为线性可分问题进行处理，从而更好地逼近系统的非线性特性。
（3）具备优化能力：可以通过合理的网络结构和训练算法，实现对网络参数的优化，从而提高控制系统的性能。
2、神经网络控制的局限性（1）训练需耗时：神经网络控制需要通过大量的数据训练神经网络，这可能需要耗费较长的时间，并且对数据质量和标定要求较高。
自动化系统的模糊控制与神经网络控制
自动化系统的模糊控制与神经网络控制自动化系统的控制方法多种多样，其中模糊控制和神经网络控制是两种常见而有效的控制方法。
本文将就自动化系统的模糊控制与神经网络控制进行详细的介绍和对比。
一、模糊控制模糊控制是指在系统的控制过程中，根据模糊集合和模糊规则进行推理，以实现对系统的控制。
模糊控制通过模糊集合来描述控制对象的特征，通过模糊规则来描述控制的策略。
模糊控制的主要优点是对系统模型要求不高，适用于复杂的非线性系统。
模糊控制的缺点是控制效果不稳定，对系统的响应较慢。
二、神经网络控制神经网络控制是指利用人工神经网络对系统进行建模，并通过神经网络进行系统控制。
神经网络控制通过训练神经网络来获得系统的映射关系，并通过不断的优化训练来提高控制效果。
神经网络控制的主要优点是适应性强，可以对复杂的非线性系统进行较好的控制。
神经网络控制的缺点是需要大量的训练数据和计算资源。
三、模糊控制与神经网络控制的对比1. 建模方法模糊控制使用模糊集合和模糊规则进行建模，而神经网络控制使用人工神经网络进行建模。
模糊控制的建模过程相对简单，只需通过专家知识确定模糊集合和规则即可。
而神经网络控制的建模过程相对复杂，需要通过大量的训练数据进行神经网络的训练和优化。
2. 控制效果模糊控制对系统的控制效果常常较差，对于复杂的非线性系统，模糊控制的精度和稳定性均较低。
而神经网络控制对系统的控制效果较好，可以对复杂的非线性系统进行较精确的控制。
神经网络控制可以通过不断的训练和优化提高控制效果，并适应系统动态变化。
3. 训练需求模糊控制的训练过程相对简单，只需确定模糊集合和规则即可。
而神经网络控制的训练过程相对复杂，通常需要大量的训练数据和计算资源。
神经网络控制的训练需要通过反向传播算法等方法来不断优化网络参数，提高控制效果。
4. 适用范围模糊控制适用于复杂的非线性系统，特别是对于模糊规则较为明确的系统。
神经网络控制适用于复杂的非线性系统，并且对于系统的模糊规则不敏感，对于模糊性较强的系统具有更好的控制效果。
神经网络控制
从而使神经网络控制器逐渐在控制作用中占据主
导地位，最终取消反馈控制器的作用；
✓
一旦系统出现干扰，反馈控制器重新起作用。
✓
可确保控制系统的稳定性和鲁棒性，有效提高系
统的精度和自适应能力。
神经网络
控制器
期望输出
()
−1
()
+
-
()
传统控
网络实现；可进行离线辨识，也可进行在线辨识。
+
-
逆向建模
一般而言，建立逆模型对神经网络控制意义重大。
直接逆建模简化结构图：
可用于离线辨识，也可
用于在线辨识。
对 象
+
神经网络
逆模型
缺点：不是目标导向的，系统输入也不可能预先定义。
实际常采用正-逆建模结构。
正-逆建模
神经网络
逆模型
对 象
第3章 神经网络控制
第2部分 控制基础
3.5 神经网络控制基础
3.5.1 神经网络控制的优越性
神经网络可以处理那些难以用模型或规则描述的过
程或系统。
神经网络采用并行分布式信息处理，具有很强的容
错性。
神经网络是本质非线性系统，可实现任意非线性映
射。
神经网络具有很强的信息综合能力，能同时处理大
期望输出
()
稳定的参
考模型
参考模
型输入
()
+
()
()
+
-
神经网络
控制器
()
对象
()
电气工程中的自动化控制策略与算法
电气工程中的自动化控制策略与算法一、引言在电气工程领域中，自动化控制策略与算法起着至关重要的作用。
本文将介绍几种常见的自动化控制策略与算法，包括PID控制、模糊控制和神经网络控制。
二、PID控制PID控制（Proportional-Integral-Derivative Control）是一种经典的自动化控制策略。
它基于系统的误差，通过比例、积分和微分三个控制量来调节输出信号。
比例控制用于对误差进行线性补偿，积分控制用于对累积误差进行补偿，而微分控制用于对误差变化率进行补偿。
PID控制具有简单、可靠、实时性强等特点，广泛应用于电气工程中的温度、压力、流量等控制系统。
三、模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制策略。
与传统的控制方法相比，模糊控制不需要准确的数学模型，而是使用一组模糊规则进行推理和决策。
在电气工程中，模糊控制广泛应用于复杂、非线性系统的控制，如电机控制、风电场控制等。
通过建立模糊规则库，使用专家经验进行模糊推理，可以实现对系统的精确控制。
四、神经网络控制神经网络控制是一种基于人工神经网络的控制策略。
它通过训练神经网络来建立系统的非线性映射模型，从而实现对系统的控制。
神经网络控制具有自适应性、强大的非线性能力和鲁棒性等特点，在电气工程中被广泛应用于电力系统、机器人控制等领域。
神经网络控制可以根据系统的实时状态进行调整，从而实现对复杂系统的精确控制。
五、自动化控制策略选择与应用在电气工程中，选择适合的自动化控制策略是关键。
根据系统的特点和要求，可以综合考虑PID控制、模糊控制和神经网络控制等策略。
对于线性、稳定的系统，可以优先考虑PID控制；对于复杂、非线性的系统，可以考虑模糊控制或神经网络控制。
同时，还需要考虑系统的实时性、稳定性和鲁棒性等因素。
六、结论自动化控制策略与算法在电气工程中具有重要的应用价值。
PID控制、模糊控制和神经网络控制是常见的控制策略，它们在不同的系统和场景下各具优劣。
控制系统的小波神经网络控制方法
控制系统的小波神经网络控制方法随着科技的发展和应用需求的增加，控制系统在各个领域中扮演着重要的角色。
而小波神经网络作为一种新兴的控制方法，在控制系统中也展现出了广泛的应用前景。
本文将介绍控制系统中的小波神经网络控制方法，并探讨其在实际应用中的效果和优势。
第一部分：小波神经网络的基本特点小波神经网络是一种将小波分析和神经网络相结合的控制方法。
其基本特点有以下几个方面：1. 非线性能力强：小波神经网络通过神经元之间的连接和权值的调整，可以实现对非线性系统的建模和控制。
2. 适应性调整能力好：小波神经网络具有自动学习和适应环境变化的能力，可以根据实际情况自动调整网络的参数。
3. 高效性：小波神经网络采用了小波分析的方法，可以对信号进行多尺度表示，提高了系统的控制效果和响应速度。
第二部分：小波神经网络控制方法的步骤小波神经网络的控制方法通常包括以下几个步骤：1. 数据采集和预处理：首先需要采集控制系统的输入和输出信号，并对其进行预处理，去除噪声和异常值。
2. 网络结构设计：根据实际需求和系统特点，设计小波神经网络的结构，包括神经元的数量和各层之间的连接关系。
3. 参数设置和初始化：设置网络的参数，包括学习率、权值范围等，并进行初始化。
4. 训练网络：利用采集到的数据对小波神经网络进行训练，通过不断调整神经元之间的连接权值，使网络输出接近于期望输出。
5. 模型验证和调整：训练完成后，对网络进行验证和调整，确保其在实际环境中的控制效果和稳定性。
6. 实时控制：将训练好的小波神经网络应用于实际控制系统中，实现对系统的实时控制和监测。
第三部分：小波神经网络控制方法的实际应用小波神经网络控制方法在各个领域中都有广泛的应用。
以下是几个典型的实际应用案例：1. 智能交通系统：小波神经网络可以应用于智能交通系统中的交通流量控制和优化，提高道路通行效率和交通安全性。
2. 机器人控制：小波神经网络可以应用于机器人控制系统中，实现对机器人的智能导航和任务执行。
神经网络控制技术研究及其应用
神经网络控制技术研究及其应用神经网络控制技术是一种将人工神经网络应用于控制系统的技术，它是近年来发展非常迅速的一种新兴技术。
神经网络控制技术具有自适应性和学习能力等优点，可以较好地解决传统控制技术无法解决的问题，因此在航天、工业、交通等领域得到了广泛应用。
一、神经网络控制技术的基本原理神经网络是一种模拟生物神经网络的计算模型，它由许多互相连接的处理单元组成，每个单元都能够接受、处理并传递信息。
神经网络控制技术通过建立神经网络模型实现对复杂控制系统的控制。
根据神经网络的学习能力，可以通过输入输出数据来训练神经网络模型，不断修正连接权值，使得神经网络的输出符合系统的实际要求。
同时，神经网络也可以实现自适应控制，根据系统的实时响应情况，调整控制策略，使系统始终处于最佳工作状态。
二、神经网络控制技术的应用1. 工业自动化在工业自动化领域，神经网络控制技术可以广泛应用于电力系统、化工过程、废气处理等方面。
例如，在电力系统中，神经网络控制技术可以根据电网的实时负荷情况进行自适应调节，实现对电力系统的优化控制，提高其稳定性和可靠性。
2. 交通运输在交通运输领域，神经网络控制技术可以被应用于智能交通系统、车辆控制、航空航天等方面。
例如，在智能交通系统中，神经网络控制技术可以根据道路流量情况自适应调节信号灯时间，优化交通流量，提高道路通行效率。
3. 机器人控制在机器人控制领域，神经网络控制技术可以被应用于机器人动作规划、姿态控制、机器人视觉等方面，可以实现复杂机器人控制和运动控制。
例如，在机器人视觉方面，神经网络控制技术可以通过对大量图像进行学习和识别，实现智能机器人视觉控制。
三、神经网络控制技术的发展趋势随着信息技术的飞速发展，神经网络控制技术也将得到进一步的拓展。
未来，神经网络控制技术将在多智能体控制、网络化控制、自主控制等方面发挥更大作用。
此外，基于深度学习的神经网络控制技术也是一个重要的发展方向，它将更好地应用于各种控制系统中，实现更为高效和智能的控制。
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神经网络控制的特点分析
前言
神经网络控制系统又成为模糊控制系统，是个新兴的控制方法，就象我们说小明学习很好，但是怎幺个好法就是个很模糊的概念。
模糊控制不同与经典控制理论的关键在于他有一套属于他自己的模糊算法，这个对数学的要求还是挺高的，模糊控制也成做为智能控制系统。
神经网络的特点分析
（1）神经网络的一般特点
作为一种正在兴起的新型技术神经网络有着自己的优势，他的主要特点如下：
①由于神经网络模仿人的大脑，采用自适应算法。
使它较之专家系统的固定的推理方式及传统计算机的指令程序方式更能够适应化环境的变化。
总结规律，完成某种运算、推理、识别及控制任务。
因而它具有更高的智能水平，更接近人的大脑。