人工智能(Artificial Intelligence，AI)是在計算機(jī)科學(xué),控制論,信息論,心理學(xué),語言學(xué)等多種學(xué)科相互滲透的基礎(chǔ)發(fā)展起來的一門新興邊緣學(xué)科,主要研究用機(jī)器(主要是計算機(jī))來模仿和實(shí)現(xiàn)人類的智能行為.經(jīng)過幾十年的發(fā)展,人工智能應(yīng)用在不少領(lǐng)域得到發(fā)展,在我們的日常生活和學(xué)習(xí)當(dāng)中也有許多地方得到應(yīng)用.本文就符號計算,模式識別,專家系統(tǒng),機(jī)器翻譯等方面的應(yīng)用作簡單介紹,籍此使讀者對我們身邊的人工智能應(yīng)用有一個感性的認(rèn)識.
目前，模糊控制理論及其應(yīng)用研究已經(jīng)成為現(xiàn)階段國內(nèi)外控制領(lǐng)域研究的熱門課題之一。實(shí)際系統(tǒng)的復(fù)雜性、非線性、時變性、工作環(huán)境和干擾的不確定性等因素使得常規(guī)控制有時難以取得預(yù)期的效果。傳統(tǒng)控制理論單純的數(shù)學(xué)解析方法難以處理有關(guān)受控對象的一些定性知識，無法應(yīng)用人的控制經(jīng)驗、技巧和直覺推理，有時很難滿足對復(fù)雜控制系統(tǒng)的設(shè)計要求。隨著熱工領(lǐng)域中單機(jī)容量和參數(shù)的提高及系統(tǒng)本體的復(fù)雜化，對自動控制的要求越來越高。燃煤電站的模糊控制理論研究已被列入國家攀登B計劃項目。本文針對目前對模糊控制理論研究的需要，在國內(nèi)首次開發(fā)一套適用于熱力系統(tǒng)的模糊控制軟件開發(fā)系統(tǒng)TFCDS (Thermal Fuzzy Controller Development System)，為進(jìn)一步研究模糊控制理論以及將模糊控制理論引進(jìn)熱力系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行與控制提供了軟件開發(fā)工具
PID參數(shù)模糊自整定控制算法在運(yùn)動控制中的應(yīng)用
在運(yùn)動控制系統(tǒng)中，由于被控對象的時變性、非線性和不確定性，傳統(tǒng)的PID控制難以取得很好的控制效果，將先進(jìn)控制策略和傳統(tǒng)PID控制相結(jié)合是解決上述問題的一種有效途徑[1]。近年來出現(xiàn)了一些新的控制算法，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、自適應(yīng)控制等。模糊控制器不要求確定受控對象的精確數(shù)學(xué)模型，而根據(jù)控制規(guī)則組織控制決策表，由控制決策表決定控制量的大小。這種將模糊控制器和傳統(tǒng)PID控制相結(jié)合的控制策略，使系統(tǒng)具有模糊控制的靈活性和適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又具有PID控制精度高的優(yōu)勢[2]。
基于模糊控制的運(yùn)動控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
基于模糊控制器的運(yùn)動控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 模糊控制器的運(yùn)動控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
運(yùn)動控制系統(tǒng)中伺服驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號是給定信號和傳感器的反饋信號的偏差經(jīng)過模糊控制器得到理想的控制參數(shù)，其中A/D是模/數(shù)轉(zhuǎn)換，D/A是數(shù)/模轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)運(yùn)動控制系統(tǒng)的主要不同之處在于控制器采用模糊控制器。模糊控制器利用了微處理器，具備三個主要功能:把系統(tǒng)的偏差從數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模糊量;對模糊量由給定的規(guī)則進(jìn)行模糊推理;將推理結(jié)果的模糊輸出量轉(zhuǎn)化為實(shí)際系統(tǒng)能夠接受的精確數(shù)字量或模擬量。
模糊PID控制器的實(shí)現(xiàn)
模糊自適應(yīng)PID控制器的結(jié)構(gòu)及設(shè)計步驟
圖2 模糊自適應(yīng)PID控制器的結(jié)構(gòu)框圖
模糊控制器是模糊控制系統(tǒng)的核心部分，也是和其它控制系統(tǒng)區(qū)別最大的環(huán)節(jié)。圖2給出了模糊控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，包括模糊化、知識庫、模糊推理、解模糊化和輸入輸出量化等部分[3]。模糊化環(huán)節(jié)把輸入的精確量轉(zhuǎn)化為模糊量，輸入信號映射到相應(yīng)論域上的一個點(diǎn)后，將其轉(zhuǎn)化為該論域上的一個模糊子集;知識庫中包含了具體應(yīng)用領(lǐng)域中的知識和要求的目標(biāo)，通常由數(shù)據(jù)庫和模糊規(guī)則庫兩部分組成，數(shù)據(jù)庫主要包括各語言變量的隸屬度函數(shù)，尺度變換因子和模糊空間的分級數(shù)等，規(guī)則庫包括了用模糊語言變量表示的一系列控制規(guī)則，它們反映了控制專家的經(jīng)驗和知識;模糊推理是模糊控制器的核心，具有模擬人的基于模糊概念的推理能力，該推理過程是基于模糊邏輯中的蘊(yùn)含關(guān)系及推理規(guī)則來進(jìn)行的;解模糊化的作用是將模糊推理得到的控制量(模糊量)變換為實(shí)際可用于控制的精確量，它包括兩部分內(nèi)容:一是將模糊的控制量經(jīng)解模糊變換變成表示在論域范圍的精確量，二是將表示在論域范圍的精確量經(jīng)量程轉(zhuǎn)換變成實(shí)際的控制量。
模糊自適應(yīng)PID控制器是模糊控制器與傳統(tǒng)PID控制器的結(jié)合，選擇模糊PID控制器的輸入量為期望值與實(shí)際輸出的偏差e和偏差變化率ec(E和EC分別是e和eC經(jīng)過輸入量化后的語言變量)，輸出量為PID參數(shù)的修正量△Kp、△Ki、△Kd。其設(shè)計思想是先找出PID三個參數(shù)與偏差e和偏差變化率ec之間的模糊關(guān)系，在運(yùn)行中通過不斷檢測e和ec，再根據(jù)模糊控制原理對三個參數(shù)進(jìn)行在線整定，通過常規(guī)PID控制器獲得新的Kp、Ki、Kd后，對控制對象輸出相應(yīng)的控制。