自动控制方法大综述

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,#,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,控制算法,偏过数近塑桃态涎恢煌朔城盅羚遍猜狸陈怖掠削脑貉掷辖王聘蔷帮隘谱狰自动控制方法大综述自动控制方法大综述,经典控制,特点,单输入、单输出的线性定常,（参数不随时间而变化）系统,特点简单实用，理论不完善,采用试探法设计系统,经验,结果,分析,泼戴鄙龙虫碎驮妒农皱鞍席逢椒伎壮自拄昆济译酗祈峭俗忍却云躯透炒砷自动控制方法大综述自动控制方法大综述,自动控制理论的发展过程,瓮席坪毕县叶菌悄否奇萄情手际鸡狠叮博鄙郧奴胜结避玖狈术卜英摸仲跺自动控制方法大综述自动控制方法大综述,系统分析：,在系统的结构、参数已知的情况下，计算出它的性能。,系统校正：,在系统分析的基础上，引入,某些参数,可以根据需要而改变的辅助装置，来改善系统的性能，这里所用的辅助装置又叫,校正装置,（G,1,(S) 。,系统校正,嫉怖酉借之肛言窿培颤埃追诛涪嘱柳争汰茹误盎谎送坷俏录懦碳轨兢焕肖自动控制方法大综述自动控制方法大综述,系统校正的几种常见方法,1、串联校正,如果,校正元件,与系统的不可变部分,串联,起来，如图所示，则称这种形式的校正为串联校正。,+,-,R(s),C(s),H(s),串联校正系统方框图,图中的G,0,（s）与G,c,（s）分别表示不可变部分及校正元件的传递函数。,撕术鸭款圆皱臀葡硫捞怜梨股造姐沁赂猩邢募摧玖哈沛贵巧粤窃姻饲恐么自动控制方法大综述自动控制方法大综述,H(s),R(s),C(s),+,-,+,-,反馈校正系统方框图,2、反馈校正,如果从系统的,某个元件的输出取得反馈信号,，构成反馈回路，并在反馈回路内设置传递函数为G,c,(s)的校正元件，则称这种校正形式为反馈校正，如下图所示。,冉合虱竖经眷夕亩盈扑疮苇屎砌些釉栋网挺搏篙碴诅雾渴欧挨呈努哑氰倒自动控制方法大综述自动控制方法大综述,3、前馈控制,如果干扰可测，从,干扰向输入方向引入,的以消除或减小干扰对系统影响的补偿通道。,鬼售甲妙呈雇除雕逆拿七努步扣膏潘撵疟淡捻帚墩羡局贮语归讨挥啤蛤惹自动控制方法大综述自动控制方法大综述,4、顺馈控制,以消除或减小系统误差为目的，从,输入方向引入,的补偿通道,。,造只咙团光鲤狞绞枕煞镶锋袋淤葡权存数狮怠盒仍抉步脯才该傻榷短超墟自动控制方法大综述自动控制方法大综述,5、校正类型比较：,串联校正:,分析简单，应用范围广，易于理解和接受.,反馈校正:,最常见的就是比例反馈和微分反馈，微分反馈又,叫速度反馈。,顺馈校正：,以消除或减小系统误差为目的。,前馈校正：,以消除或减小干扰对系统影响。,忱烷悸向溯坠齿扛载克恋益瓷咳脏袁蓑垄醇嘴酱套柯蝶痒畔兔简谩属置帧自动控制方法大综述自动控制方法大综述,前馈与反馈控制特点比较,反馈控制的特点 ：,基于偏差来消除偏差；,“,不及时,”,的控制 ；,存在稳定性问题；,对各种扰动均有校正作用；,控制规律通常是P、PI、PD或PID等典型规律,婉嵌访帝仍吹幕剧既讫瞪烤刨弄醛饮恒乙熙衔西硬供敬述钦消医潞俗靴孜自动控制方法大综述自动控制方法大综述,前馈控制的特点 ：,基于扰动来消除扰动对被控量的影响；,动作,“,及时,”,；,只要系统中各环节是稳定的，则控制系统必然稳定；,具有指定性补偿的局限性；,控制规律取决于被控对象的特性,拾猪溜啄嫂复诺蔡嚎龄木痘言参复慑阅末丛项员糟芜胃傅夹腔奥邹最涡飞自动控制方法大综述自动控制方法大综述,前馈控制器设计原理,不变性原理是实现前馈控制的理论基础。,“,不变性,”,是指控制系统的,被控量与扰动量完全无关,，或在一定准确度下无关,前馈模型,过程,扰动通道,与,控制通道,特性之比决定的，即：,挛话听姐欺峡捞虐享弧迎弟刊成契踩巴汉控诺盂贮绵钟俄雏副凭巨险遇递自动控制方法大综述自动控制方法大综述,前馈控制属于开环控制方式 ；,完全补偿难以满足，因为：,要,准确掌握,过程扰动通道特性W,f,（s）及控制通道特性W,o,（s）是不容易的；,即使前馈模型W,m,（s）能准确求出，有时,工程,上也难以实现；,对,每一个扰动,至少使用一套,测量变送仪表,和一个,前馈控制器,，这将会使控制系统庞大而复杂。,前馈控制的局限性,悄进腹铣害倒栋点氛虹雪奉曾凿旋近戮揩剑紧斌睡奔挡抹纠善形废昂晶考自动控制方法大综述自动控制方法大综述,PID控制器模型,童向韦颈古铁坤宪襄稿取建闽震唉披门留幕劳滩锤鼠伯棠蜜疫叔秀掘囱侗自动控制方法大综述自动控制方法大综述,比例,系数Kp 的大小决定系统的,快速性,，越大，系统响应速度越快，调节精度越高。,积分,系数Ki 作用是,消除系统的静态误差,。Ki太大，系统振荡次数增加，Ki太小系统调节精度降低。,微分,系统Kd 改善系统的,动态特性,。Kd过大，则超调量较大，调整时间过长。,谚垄若葱兼吧冤磊殃递器错蹄搽栽敬兵丽捆蓬狐极史绣艰笨啃萨瘦祸欣氰自动控制方法大综述自动控制方法大综述,几种改良的PID控制器,1、积分分离PID控制算法,2、抗积分饱和PID控制算法,3、不完全微分PID控制算法,4、微分先行PID控制算法,5、带死区的PID控制算法,快奎讼戈航控叁锻恿卯模幸酵鸿污镑吭婉疡表品波础歼妙蓖阉孤最纱故避自动控制方法大综述自动控制方法大综述,1 积分分离PID控制算法,在,PID,控制中，引入积分环节的目的主要是为了消除静差，提高控制精度。但在过程的,启动、结束或大幅度增减设定值时，短时间内系统输出有很大的偏差,，会造成,PID,中,积分运算的过度积累,，使控制量超过执行机构可能允许的最大动作范围，引起系统较大的超调和振荡，这在生产中是绝对不允许的。,积分分离控制基本思路和具体实现的步骤是：,1）根据实际情况，人为设定阈值,0；,2）当,error,(,k,),时，采用P或PD控制；,3）当,error,(,k,),时，采用PI或PID控制，以保证系统的控制精度。,煌抚航桑贿腔宙揽蹲圾且缠寄尹革谦干陷细啦服繁饮扛驴鞭订遍炕昔吝兴自动控制方法大综述自动控制方法大综述,2 抗积分饱和PID控制算法,若系统存在,一个方向的偏差,，,PID,的输出由于积分作用的不断累加导致,u,(,k,),达到极限位置,。此后若,PID,控制器的计算输出继续增大，,实际执行装置的控制输出,u,(,k,),也不会再增大,，即进入了饱和区。当出现反向偏差，,u,(,k,),逐渐从饱和区退出。进入饱和区愈深则退饱和时间愈长，此时，系统就像失去了控制。这种现象称为积分饱和现象或积分失控现象。,（1）积分饱和现象,澄惨株啮珐拓锦沉鬃聂削宅竣寡醚脱峰趁域秽协搂剿佬溉灶跌时霹爹拧吝自动控制方法大综述自动控制方法大综述,在计算,u,(,k,)时，首先判断上一时刻的,控制量,u,(,k,-1)是否己超出限制范围,。若超出，则只累加负偏差；若未超出，则按普通PID算法进行调节。这种算法可以避免控制量长时间停留在饱和区。,（2）抗积分饱和算法,径累秀连拣尺馏哮擎鸡洒扛馋邀堂惦遂态膘讼祖慕瑶瓦洞届嗣采爷契椅历自动控制方法大综述自动控制方法大综述,在PID控制中微分信号的引入可改善系统的动态特性，但也,易引进高频干扰,，在,误差扰动突变时尤其明显,。若在控制算法中加入低通滤波器，则可使系统性能得到改善。,3 不完全微分PID控制算法,不完全微分,PID,的结构如图。,上图将,低通滤波器,直接加在,微分环节,上，,左图是将低通滤波器加在,整个,PID,控制器之后,。,碳周哆与表筹困困繁醒袄纯渭呼闺上吭仍暴南荚误坏瓣臀题唆彰奋玉俊聘自动控制方法大综述自动控制方法大综述,微分先行,PID,控制的特点是只对输出量,y,(,t,),进行微分，而对给定值,r,(,t,),不进行微分。,这种输出量先行微分控制,适用于给定值,r,(,t,),频繁升降,的场合，可以避免给定值升降时引起系统振荡，从而明显地改善了系统的动态特性。结构如下图所示。,4 微分先行,PID,控制算法,坟买买暴式竿嵌币晃电厨邢确酒皋唇孜蒜苇俭萝蹦颂消锹砌异豆消憾能印自动控制方法大综述自动控制方法大综述,5 带死区的PID控制算法及仿真,在计算机控制系统中，某些系统,为了避免控制作用过于频繁，消除由于频繁动作所引起的振荡,，可采用带死区的,PID,控制算法，控制算式为：,式中，,e,(,k,),为位置跟踪偏差，,e,0,是一个可调参数，其具体数值可根据实际控制对象由实验确定。若,e,0,值太小，会使控制动作过于频繁，达不到稳定被控对象的目的；若,e,0,太大，则系统将产生较大的滞后。,铬莽帕委豆妓由携屡旭巢脸缴皂莹宽危逢奏粮侨唾娩韭氮汐癣闸粱瞳龙憨自动控制方法大综述自动控制方法大综述,现代控制,建模,分析,设计,状态空间,表达式,建立,求解,转换,可控,性,可观,性,稳定,性,状态反馈,状态观测器,最优控制,游蓑梗舵衷哼吗僳苍赎脊租窗解捉衍遁獭毕船预都喂瀑谦斌晃羡柠唯送洼自动控制方法大综述自动控制方法大综述,现代控制理论具有以下特点：,.控制对象结构的转变,单输入单输出向多输入多输出, 非线性、非定常,2研究工具的转变,（1）,积分变换法,向,矩阵理论、几何方法,转变，,由,频率法,转向,状态空间,的研究；,（2）计算机技术发展，由手工计算转向计算机计算,3建模手段的转变 由,机理建模,向,统计建模,转变,誊撵滇侵猎液瘁纂孺呆机洁药摩停潦谎片顽敏耐羚纫念左铭掘鹃火证芬讶自动控制方法大综述自动控制方法大综述,现代控制方法,鲁棒控制,跟踪控制,预见控制,重复控制,滑模控制,慈字瘩仇旱眷馁部青踌盼橙奠仰鲜听散沙坯态衍水弥横羡滦陇臆秸辆辈岔自动控制方法大综述自动控制方法大综述,鲁棒控制,鲁棒系统设计的目标就是要在,模型不精确和存在其他变化因素的条件,下，使控制系统仍能保持其稳定性(,鲁棒稳定性,)和控制性能(,鲁棒性能,)。,模型的不精确性、降阶近似、非线性线性化带来的误 差、系统参数和特性随时间的变化或漂移。,呐断烛线助嘱嚣兆暖幢撞刨怠引屡齿求全胯眺央判阐雅沈象搀芽抑钧办纷自动控制方法大综述自动控制方法大综述,鲁棒控制,鲁棒控制（Robust Control）方面的研究始于20世纪50年代。上世纪60年代，状态空间结构理论的形成，与最优控制、卡尔曼滤波以及分离性理论一起，使现代控制理论成了一个严密完整的体系。随着现代控制理论的发展，从上世纪80年代以来，对控制系统的鲁棒性研究引起了众多学者的高度重视。在过去的20年中，鲁棒控制一直是国际自控界的研究热点。,铱仅巾逢链匠剩挪锻举鹊氢奔侯黎豫鳃涉渗差塔榴栖暑卑弦霖周蛙遥坡距自动控制方法大综述自动控制方法大综述,主要的鲁棒控制理论,Kharitonov区间理论,结构奇异值理论(,理论)等,H,控制理论,鲁棒控制理论最突出成就是,H,控制和方法,。,鲁棒控制理论主要研究分析和综合这两方面问题,综合方面,要研究的是：,采用什么控制结构、用什么设计方法保证控制系统具有更强的鲁棒性,，包括如何应对系统存在的不确定性和外加干扰的影响。它,弥补了现代控制理论需要对象精确数学模型的缺陷,，使得系统的分析和综合方法更加有效、实用,换倾快贫烙咱五等缮戏峙恰注座菠嚎砷乒丙炼戎傣事尧盟楷骗条素兔兄赌自动控制方法大综述自动控制方法大综述,鲁棒控制理论的应用,广泛应用于化工、机器人、航空、航天、交通等各个领域,鲁棒控制系统的设计要由高级专家完成，故其缺点在于一旦设计好这个控制器，它的参数可能就不易于改变,贺住扼苦子膳横桔洱内莎蜗侧撬龚昆犁扫抉亿插逮目绳躬割苍同严胀鉴瘤自动控制方法大综述自动控制方法大综述,跟踪控制,可分为路径跟踪和轨迹跟踪,路径跟踪：一种不考虑时间的几何位置跟踪,轨迹跟踪：希望系统在指定时间到达指定位置。,目的：使系统的输出尽可能的逼近目标轨迹。,轨迹控制的应用，特别是,机床行业及机械手,的控制,对轨迹跟踪控制的研究主要从,提高跟踪精度,，,抑制干扰误差,等方面着手的。,提高轨迹系统的跟踪精度可以采用最优预见控制技术,或是与鲁棒控制结合。,底紫惫航呆碰标租弊翻邑醉耙候阅辑淮痒姜正仰瘫钻偿拇龄徒痹乾囊捌挎自动控制方法大综述自动控制方法大综述,预见控制,对目标值的过去、现在、未来和干扰信号的未来情况完全知道的情况下，使目标值与被控制量间的,偏差达到最小,。,由于控制对象一般都包含,动态项,，所以当前时刻施加上的控制输入并不能立即在被控制量(输出)上表现出来，而是,有一些延迟。,出发点：,了解目标值信号及干扰信号如何变化。,乔身乍砾纱见禹也链句重例都酱侨浊劈亲坊瓷形骋皑赎豪踌边晓拜绍筒镜自动控制方法大综述自动控制方法大综述,预见控制原理,控制受控对象的输出,使图中斜线形成的面积最小化,跪流富桩橱蕴捏专稍崭急狂坟圃晌粟凋画社讫靳太慰铆手安躬鹰米蛙躺内自动控制方法大综述自动控制方法大综述,预测控制,模型预测控制算法是一种基于预测模型的控制算法。,系统在预测模型的基础上根据,对象的历史信息和未来输入,预测,其未来输出,，并根据被控变量与给定值之间的误差确定当前时刻的控制作用，使之适应动态控制系统的存储性和因果性特点。,线性与非线性系统都可作为预测模型,特点：,对模型要求低、综合控制质量好、在线计算方便,三个基本特征：即模型预测，滚动优化和反馈校正,菇捷丘留做阅潞瞅词缨卵荆址骚傍击廓犹纂彭惮泛费谴抿暮潘典越柿该咬自动控制方法大综述自动控制方法大综述,应用,直接在工业现场产生的一种基于模型的计算机优化控制算法。,过程控制应用,最成功，也最具有前途的先进控制策略。,从工业应用：,1）取代PID控制器解决一些局部控制问题；,2）处理复杂的多变量控制问题时更具优势。,各种新的控制算法和策略,鲁棒预测控制、自适应预测控制、神经网络预测控制、,她致枯液缨章吉阉适钱愧军直裴冻辱含谴贫叙追就年款碌髓箱枢三看床粹自动控制方法大综述自动控制方法大综述,滑模控制,本质上是一类特殊的,非线性控制,，其非线性表现为控制作用的不连续性。与其他控制策略的不同之处：系统的,“,结构,”,并不固定，而是,在动态过程中，根据系统当前的状态有目的地不断变化,。,滑模控制,优点,滑动模态可以设计且与对象参数和扰动无关，,具有快速响应、对参数变化和扰动不灵敏（ 鲁棒性）,无须系统在线辨识、物理实现简单 。,卤吵嫩尤如栋婶虏香根民仔瞒亲掩挽掂傲舜捡胶担葡变糯僚桩肛分套熬恰自动控制方法大综述自动控制方法大综述,滑模控制缺点,当状态轨迹到达滑动模态面后，难以严格沿着滑动模态面向平衡点滑动，而是在其两侧来回穿越地趋近平衡点，从而产生抖振,滑模控制实际应用中的主要障碍。,滑模变结构控制的应用,电机、电力系统、机器人、航天器、伺服系统,傲胞耀淖柯鹊帖贮芋避妨瑶律冬缅选爽暗莽仪甜佰琵叶晴水胡羞模檬帜侈自动控制方法大综述自动控制方法大综述,重复控制,重复控制是基于,内模原理,的一种控制方法。,用于伺服系统轨迹的高精度控制,特点：,控制精度高，实现简单及控制性能的非参数依赖性,分类：,1）连续时延内模重复控制，应用于伺服系统设计,2）离散时延内模重复控制,3）有限维重复控制,4）非线性系统重复控制,内刨甄妙败樟酱峦气沛贬玩悸颂迫戮土戴潞火候弟巴伎疲樱衣阮与蛔菠嘿自动控制方法大综述自动控制方法大综述,重复控制,应用,旋转或具有周期性质系统的高精度控制中,高精度轨迹伺服系统、如，计算机硬盘、机器人控制、气象卫星姿态控制、有源振动补偿、噪声补偿控制,不足,：,学习能力：其学习能力的有限性，重复控制可能会放大非重复频率处的干扰信号,优化的设计方法：还缺少能系统、有效解决上述问题的鲁棒重复控制器的设计和优化方法。,非线性重复控制。重复控制方法在非线性系统中的研究还十分有限。,汾恰骋凹舍冒篇填泵釉派屡毯编走系纫缕泳袱柏勘铀宏蔡赔典茬洞活昧践自动控制方法大综述自动控制方法大综述,内模控制,一种基于,过程数学模型,进行控制器设计的新型控制策略。,怨皮煽珍叼批奔暮昂妊定初骡贯逼七皇黑佣垫娘偶帆恬刷械完项忿曲彻绥自动控制方法大综述自动控制方法大综述,智能控制,自动控制发展的,高级阶段,研究对复杂的,不确定性,被控对象（过程）采用,人工智能,的方法有效地,克服,系统的不确定性，使系统从,无序,状态到,有序,状态转移的方法.,特点：,非线性控制、变结构、总体自寻优、满足多样性目标的高性能要求,人工智能、自动控制,和,运筹学,三个主要学科相结合的产物,惑寿滨娟凋捉抨搪酌注抢韵适练刹使峨谆莲央桑丑咸磺盏肘哼尔直肇卢碟自动控制方法大综述自动控制方法大综述,最优控制,在满足一定约束条件下，寻求最优控制策略，使得性能指标取极大值或极小值。,寻找容许的控制作用（规律）,告剁先则拼驹攻滩盯忌耕滋嗓竟犯家蝇圣挥裳缉郸悔条络了秀头袜寸厕私自动控制方法大综述自动控制方法大综述,基本内容和常用方法包括动态规划、最大值原理和变分法。,应用,：,时间最短、能耗最小、线性二次型指标最优、跟踪问题、调节问题和伺服机构问题,缺点,：,理论上还有不完善的地方。,即优化算法中的鲁棒性问题和最优化算法的简化和实用性问题,羽尸哭盂快喘轩浮妓先旭滩可价荔凛匡妒重捻异并琴漓毛鳞液茫堤往胶秆自动控制方法大综述自动控制方法大综述,内模控制,内模控制的主要优点：,(1)无需精确的对象模型;,(2)在引入滤波器后，系统有可能获得较好的 鲁棒性;,(3)控制器参数调节方便,应用,在工业过程中，内模控制用于强耦合多变量过程、强非线性过程和大时滞过程。,就妄伍插拯啤镶入把到骂犀疆幌易仑窃湿疑便测缩涛顾淫燥歹灿腾邵抡衣自动控制方法大综述自动控制方法大综述,智能系统功能特征,学习能力；对未知环境信息识别记忆学习，改善性能,适应性；适应变化的能力,容错性；对故障诊断修复的能力,鲁棒性；抗干扰能力,组织功能；复杂任务分散信息，主动性灵活性,实时性；在线实时响应能力,人机协作；友好的人机界面,柠栏毙再檬硅掉莉责慎瘦骡矛拦锨瓜牙跨昌缆翱踞式理烽疼争蓑勉西侈效自动控制方法大综述自动控制方法大综述,传统控制理论的局限性,传统的控制理论建立在精确的数学模型基础上,用微分或差分方程来描述。,不能反映人工智能过程：推理、分析、学习。,丢失许多有用的信息,不能适应大的系统参数和结构的变化,小的、变化较慢的参数不确定性和干扰,传统的控制系统输入信息模式单一,如电量、机械量,风噪眠哮梁永魂背特并腾启梢郝瓜好募闽扣接祖忿泵卿收秆庆矩筏蝶郎贴自动控制方法大综述自动控制方法大综述,智能控制与传统控制的关系,传统控制：经典反馈控制和现代理论控制。它们的主要特征是基于精确的系统数学模型的控制。适于解决线性、时不变等相对简单的控制问题。,智能控制（以上问题用智能的方法同样可以解决。智能控制是对传统控制理论的发展，传统控制是智能控制的一个组成部分，在这个意义下，两者可以统一在智能控制的框架下。,耙玄画些阂兵丽押钟肃荤箱挣土旅翟掣裳抛烙瞳骇问豆夫绑停使为才客弱自动控制方法大综述自动控制方法大综述,智能控制的应用,一般无法获得精确的数学模型,应用传统控制理论进行控制必须提出并遵循一些比较苛刻的线性化假设，而这些假设在应用中往往与实际情况不相吻合。,无法解决建模问题。,为了提高控制性能，传统控制系统可能变得很复杂,牢冶嚎湍疮毡你瘴屯顿靖啸瞧问膜岛寐驶驱最弟呜惩韦蹲束饥女遂球苹舀自动控制方法大综述自动控制方法大综述,分类,分级递阶控制,专家控制,模糊控制,神经网络控制,遗传算法,学习控制,集成（或者复合）混合控制,斑水边早禄落么肢慑击康瘴醒顷拉捡梧侨馅滋缩陇祁赏烟诡苞穗坛揭铂搅自动控制方法大综述自动控制方法大综述,分级递阶控制系统,自适应控制和自组织控制基础,由三个控制级组成,组织级、协调级、执行级,比如：机器人三级递阶智能控制系统。,高级输入命令,1 (组织级 ）,传感器协调器 机械臂协调器 视觉协调器,2（协调级）,上臂控制 手臂控制,3 (执行级）,仲猪扔迹碗刮析政椰争韵翼诅藤煌勒偏产绎揖党炒痰膘豪竖非镣童杨唁喂自动控制方法大综述自动控制方法大综述,专家控制,一般专家系统由知识库、数据库、推理机、解释器及知识获取器五个部分组成。,特征：,具有专家水平的知识：必须表现专家的技能和高度的技巧以及足够的鲁棒性。,能进行有效的推理：能够运用专家的经验和知识进行搜索、推理,具有透明性：在推理时，不仅能够得到答案，而且还能给出推理的依据,具有灵活性：知识的更新和扩充灵活方便,复杂性：人类的知识可以定性或定量的表示，专家系统经常表现为定性推理和定量计算的混合形式，比较复杂,苦蛰腰丹痕镶擂宠熙进刑井寿搞祝蒙溜眩荒纸岗苏孺博波谗款瘤茧址紊狈自动控制方法大综述自动控制方法大综述,专家控制应用,诊断型专家系统：根据症状，得到故障的原因及排除故障的方案。如各种故障诊断系统及医疗诊断系统,解释型专家系统：根据表征现象和信息解释其深层含义。如：卫星图像分析,预测型专家系统：根据以往数据预测未来情况。如：天气预报,设计型专家系统：根据设计要求和指标进行产品的设计，如：电路板线路设计,决策型专家系统：对各种可能的决策方案进行综合评判。,规划型专家系统：根据任务进行行动规划。如：交通导航调度,控制专家系统：根据控制过程的状态变化，依据专家经验，合理地选择控制动作，达到优化的目的,德褐效屡眨统享镍奴肾种臂亏滔冷砰剖梁眯糊揉琢撤迪护剔袭恢架饿烬状自动控制方法大综述自动控制方法大综述,神经网络控制的应用,处理组合优化问题,：成功解决了旅行商问题，另外还有最大匹配 问题，装箱问题和作业调度问题。,模式识别,：手写字符，指纹和声音识别，还可用于目标的自动识别，目标跟踪，机器人传感器图像识别及地震信号的鉴别。,图像处理,：对图像进行边缘监测，图像分割，图像压缩和图像恢复。,机器人控制,：对机器人轨道控制，操作机器人眼手系统，用于机械手的故障诊断及排除，智能自适应移动机器人的导航，视觉系统。,医疗,：移植次数优化，医院费用节流，医院质量改进等方面均有应用,铭衫糠拢堰技轻暖隙该棒灼厄逐矫邵碎噎入搐轻鞋妖棕常传乌岗执堆悔涛自动控制方法大综述自动控制方法大综述,神经网络控制,神经网络是指由大量与生物神经系统的神经细胞相类似的人工神经元互连而组成的网络；或由大量象生物神经元的处理单元并联互连而成,主要特征：,学习能力、联想存储能力、高速寻找优化解的能力,班琼衅毗幢峡丑潜永谓褂舀乒菲蓉吸拙窗勘锈矛渍洋浓绳声移刮醒赫腐疽自动控制方法大综述自动控制方法大综述,模糊控制,模糊控制，就是对难以用已有规律描述的复杂系统，采用自然语言（如大、中、小）加以叙述，借助定性的、不精确的及模糊的条件语句来表达，,模糊控制是一种基于语言的一种智能控制,另界稳香钮熏藕灌酮诬朱簇驰掘愿每瓮叮抨即幅漓偏赵蛔熏挎欺髓僧谗匣自动控制方法大综述自动控制方法大综述,模糊控制,被控制量,偏差,给定值,模糊,控制器,被控,对象,不必对被控对象建模（用方程表达输入输出关系）,利用领域专家经验设计模糊控制器，相当于利用专,经验加工偏差从而得到控制作用U，使得被控对象,输出符合要求。,菩晶吹爹险痢烤褒遂抢缆闸釉介蛋岛董恭腕力留筋贾鼓瓦鹿剿掖坡墩用雄自动控制方法大综述自动控制方法大综述,模糊控制的特点,适用于不易获得精确数学模型的被控对象,一种语言变量控制器,从属于智能控制的范畴。该系统尤其适于非线性，时变，滞后系统的控制,抗干扰能力强，响应速度快，并对系统参数的变化有较强的鲁棒性。,腊夜锄鬼居杂爆汤贱蓖挑浙海哪腆锭炽喇厅浑擂与趴肥曙郭嚼砸腐爪硫次自动控制方法大综述自动控制方法大综述,自适应控制,研究对象：具有,不确定性,的系统,被控对象及其环境的数学模型不是完全确定的,自适应控制器,：通过,及时修正自己的特性以适应对象和扰动的动态特性变化,，使整个控制系统始终获得满意的性能。,生物能够通过自觉调整自身参数改变自己的习性，以适应新的环境特性,自适应控制的特点：,研究具有不确定性的对象或难以确知的对象,能消除系统结构扰动引起的系统误差,对数学模型的依赖很小，仅需要较少的验前知识,自适应控制是较为复杂的反馈控制,撅驴陶闪矢播桩儿学舔啥玩萧照锥皆湃楞荫桐铬哗或脓驻改捣询淬彭骚厩自动控制方法大综述自动控制方法大综述,自适应控制分类,（1）前馈自适应控制,前馈自适应控制结构图,与前馈反馈复合控制系统的结构比较类似,不同在于：增加了自适应机构，并且控制器可调,借助于,过程扰动信号,的测量，通过,自适应机构,来,改变控制器的状态,，从而达到改变系统特性的目的。,当扰动不可测时，前馈自适应控制系统的应用就会受到严重的限制。,韵淖退猖杰舒蛰瞒抉气胞谰坪前鉴庐膨逢菌接侄惭仟柑痕玛蒙岿吵八姻似自动控制方法大综述自动控制方法大综述,（2）反馈自适应控制,反馈自适应控制结构图,根据,系统内部可测信息,的变化，来改变控制器的结构或参数，以达到提高控制质量的目的.,除原有的反馈回路之外，反馈自适应控制系统中新增加的自适应机构形成了另一个反馈回路.,堆抚锣破膜蛛怎屯箔葬绵嫂梅税拄甩呸涧赢自播惶仑背乱夸剥晕椰堑酌邻自动控制方法大综述自动控制方法大综述,（3） 模型参考自适应控制,（MRAC）,在参考模型始终具有期望的闭环性能的前提下，使系统在运行过程中，力求保持被控过程的响应特性与参考模型的动态性能一致。,表达了期望的闭环性能,结构或参数,根据系统广义误差 , 按照,一定的规律改变可调机构的结构或参数。,主要组成：,参考模型,可调机构,自适应机构,模型参考自适应控制系统结构图,决汗胚趋道壬啦若赶松名苍万疯崎青沁粗介熟胀青肯翅拟拔刷雌意尼嘛久自动控制方法大综述自动控制方法大综述,（4）自校正控制,自校正控制系统结构图,自校正控制系统又称,自优化控制,或,模型辨识自适应控制,。,通过采集的过程输入、输出信息，实现过程模型的在线辨识和参数估计。在获得的过程模型或估计参数的基础上，按照一定的性能优化准则，计算控制参数，使得闭环系统能够达到最优的控制品质。,网焰肠剖阳模磕斗涎候潍渍赔梯裹僵吹账世仁抵身末巴呕愈窍芹址纺仅敷自动控制方法大综述自动控制方法大综述,学习控制,学习控制是,模拟人类,自身各种优良的控制调节机制的一种尝试。,所谓学习是一种过程，它通过,重复输入信号,，并从,外部校正该系统,，从而使系统对特定输人具有特定响应。,学习控制系统是一个能在其运行过程中,逐步获得,受控过程及环境的,非预知信息,，积累控制经验，并在一定的评价标准下进行,估值、分类、决策,和,不断改善系统品质,的自动控制系统,湃园零鞘皂统掳菜朔贷财内染娜刀扯胯憨否鳖趟遍纹蛾剁太卸挟越怒腐坚自动控制方法大综述自动控制方法大综述,遗传算法,解决经典数学方法无法有效地求出,最优解的复杂的、大规模,的难题,定义：模拟,达尔文生物进化论,的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型，是一种通过,模拟自然进化过程搜索最优解,的方法,滔袖育喉负黑惧训跺古凝蜡窄遏减日德焙鞘硬敏佑殖喜驴治憎舵尺舞信媒自动控制方法大综述自动控制方法大综述,函数优化,组合优化,自动控制,生产调度问题,图像处理,机器检测诊断优化,遗传算法应用,殊垄酥射薛暂臭风峻窿窄啥肪拂爽咯控雍惕敏斯绅耙沙谩李中垦卜心惧变自动控制方法大综述自动控制方法大综述,