1、作業(yè)11 簡(jiǎn)述智能控制的概念。 定義一: 智能控制是由智能機(jī)器自主地實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過程。 定義二: K.J.奧斯托羅姆則認(rèn)為，把人類具有的直覺推理和試湊法等智能加以形式化或機(jī)器模擬，并用于控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)中，以期在一定程度上實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的智能化，這就是智能控制。 定義三: 智能控制是一類無需人的干預(yù)就能夠自主地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的自動(dòng)控制，也是用計(jì)算機(jī)模擬人類智能的一個(gè)重要領(lǐng)域。2 智能控制由哪幾部分組成？各自的特點(diǎn)是什么？ 智能控制由人工智能、自動(dòng)控制、運(yùn)籌學(xué)組成。人工智能是一個(gè)知識(shí)處理系統(tǒng)，具有記憶、學(xué)習(xí)、信息處理、形式語(yǔ)言、啟發(fā)推理等功能。自動(dòng)控制描述系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性，是一種動(dòng)態(tài)反饋

2、。運(yùn)籌學(xué)是一種定量?jī)?yōu)化的方法。如線性優(yōu)化，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，調(diào)度管理，優(yōu)化決策和多目標(biāo)優(yōu)化的方法等等。3 比較智能控制和傳統(tǒng)控制的特點(diǎn)？ 1）傳統(tǒng)控制方法在處理復(fù)雜性、不確定性方面能力低而且有時(shí)喪失了這種能力，智能控制在處理復(fù)雜性、不確定性方面能力高 2）傳統(tǒng)控制是基于被控對(duì)象精確模型的控制方式，可謂“模型論”智能控制是智能決策論，相對(duì)于“模型論”可稱為“控制論” 3）傳統(tǒng)的控制為了控制必須建模，而利用不精確的模型又采用摸個(gè)固定控制算法，使整個(gè)的控制系統(tǒng)置于模型框架下，缺乏靈活性，缺乏應(yīng)變性，因此很難勝任對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的控制智能控制的可信是控制決策，次用靈活機(jī)動(dòng)的決策方式迫使控制朝著期望的目標(biāo)逼近。 4）

3、傳統(tǒng)控制適用于解決線性、時(shí)不變等相對(duì)簡(jiǎn)單的的控制問題智能控制是對(duì)傳統(tǒng)控制理論的發(fā)展，傳統(tǒng)控制室智能控制的一個(gè)組成部分，是智能控制的低級(jí)階段。4 智能控制有哪些應(yīng)用領(lǐng)域？試舉出一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。應(yīng)用領(lǐng)域：模糊系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家控制、工業(yè)想、系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、機(jī)器人等其他領(lǐng)域的控制。應(yīng)用實(shí)例：模糊控制的交流伺服系統(tǒng)作業(yè)21. 在完成上次作業(yè)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步細(xì)化,給出使用智能控制的必要性 ,以及智能控制結(jié)果的驗(yàn)證比較方法; 傳統(tǒng)控制方法包括經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制，是基于被控對(duì)象精確模型的控制方式，缺乏靈活性和應(yīng)變能力，只適用于解決線性、時(shí)不變線等相對(duì)簡(jiǎn)單的控制問題。而現(xiàn)代的控制系統(tǒng)存在著復(fù)雜性、時(shí)變性、非線

4、性、不確定性和不完全性等，很難建立精確的數(shù)學(xué)模型。由于智能控制將控制理論的方法和人工智能技術(shù)靈活的結(jié)合起來，其控制方法適應(yīng)對(duì)象的復(fù)雜性和不確定性，所以使用智能控制很有必要。2.完成下頁(yè)作業(yè),需要程序和結(jié)果.強(qiáng)化算子H4H3H2H1.5極其非常很相當(dāng)解：（1）語(yǔ)言算子“很”=2，即（a)=“很年輕”模糊集隸屬度函數(shù) =（2） “不老也不年輕”模糊集隸屬度函數(shù)=%Membership function for Old Peoplefor k=1:1:2001x(k)=(k-1)*0.10;if x(k)>=0&x(k)<=50 y(k)=0;else y(k)=1/(1+(x(

5、k)-50)/5)(-2);endendplot(x,y,'b');xlabel('XYears');ylabel('Degree of membership');%Membership function for Young Peopleclear all;close all;for k=1:1:2001x(k)=(k-1)*0.10;if x(k)>=0&x(k)<=25 y(k)=1.0;else y(k)=1/(1+(x(k)-50)/5)2);endendplot(x,y,'b');xlabel(

6、9;XYears');ylabel('Degree of membership');%Membership function for Very Young Peoplefor k=1:1:2001x(k)=(k-1)*0.10;if x(k)>=0&x(k)<=25 y(k)=0;else y(k)=(1/(1+(x(k)-50)/5)2)2;endendplot(x,y,'b');xlabel('X Years');ylabel('Degree of membership');%Membership

7、function for Not Old People and Not Young Peoplefor k=1:1:2001x(k)=(k-1)*0.10;if x(k)>=0&x(k)<=25; y(k)=1;elseif x(k)>=25&x(k)<=51.9; y(k)=1-1/(1+(x(k)-50)/5)2);else y(k)=1-1/(1+(x(k)-50)/5)(-2);endendplot(x,y,'b');xlabel('X Years');ylabel('Degree of membershi

8、p');作業(yè)34-1 模糊控制器有哪幾部分組成？各完成什么功能？答：模糊控制系統(tǒng)的主要部件是模糊化過程、知識(shí)庫(kù)（數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)）、推理決策和精確化計(jì)算。 4-2模糊控制器的設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟如下：1、 模糊控制器的結(jié)構(gòu) 單變量二維模糊控制器是最常見的結(jié)構(gòu)形式。2、定義輸入、輸出模糊集對(duì)誤差e、誤差變化ec及控制量u的模糊集論域定義如下：3、定義輸入、輸出隸屬函數(shù)對(duì)誤差e、誤差變化ec及控制量u的模糊集和論域確定后，需對(duì)模糊變量確定隸屬函數(shù)，即對(duì)模糊變量賦值，確定論域內(nèi)元素對(duì)模糊變量的隸屬度。4、建立模糊控制規(guī)則 根據(jù)人的直覺思維推理，有系統(tǒng)輸出的誤差及誤差的變化趨勢(shì)來設(shè)計(jì)消除系

9、統(tǒng)誤差的模糊控制規(guī)則。模糊控制規(guī)則語(yǔ)句構(gòu)成了描述眾多被控過程的模糊模型。例如衛(wèi)星的姿態(tài)與作用的關(guān)系、工業(yè)鍋爐中的壓力與加熱的關(guān)系等，都可用模糊規(guī)則來描述。在條件語(yǔ)句中，誤差e、誤差變化ec及控制量u對(duì)于不同的被控對(duì)象有著不同的意義。5、建立模糊控制表  6、模糊推理模糊推理是模糊控制的核心，它利用某種模糊推理算法和模糊規(guī)則進(jìn)行推理，得出最終的控制量。7、反模糊化（1）最大隸屬度法（2）重心法（3）加權(quán)平均法4-3 已知某一爐溫控制系統(tǒng)，要求溫度保持在600恒定。針對(duì)該控制系統(tǒng)有以下控制經(jīng)驗(yàn)：（1） 若爐溫低于600，則升壓；低得越多升壓越高。 （2）若爐溫高于600，則降壓

10、；高得越多降壓越低。 （3）若爐溫等于600，則保持電壓不變。 設(shè)模糊控制器為一維控制器，輸入語(yǔ)言變量為誤差，輸出為控制電壓。兩個(gè)變量的量化等級(jí)為七級(jí)、取五個(gè)語(yǔ)言值。隸屬度函數(shù)根據(jù)確定的原則任意確定。試設(shè)計(jì)隸屬度的函數(shù)誤差變化劃分表、控制電壓變化劃分表和模糊控制規(guī)則表。那么輸入語(yǔ)言變量為誤差，輸出為控制電壓。兩個(gè)變量的量化等級(jí)為七級(jí)、取五個(gè)語(yǔ)言值。量化等級(jí)為七級(jí)量化等級(jí)-3-2-10123五個(gè)語(yǔ)言值 PB、PS、ZE、NS、NB 給定值600 模糊控制器選用的系統(tǒng)的實(shí)際溫度T與溫度給定值Td的誤差e ,T d-T作為輸入語(yǔ)言變量，把控制加熱裝置

11、的供電電壓u選作輸出語(yǔ)言變量。誤差隸屬度函數(shù)/模糊輸出量隸屬函數(shù)Ke=0.01 Ku=20/3溫度 900以上800700600500400300以下誤差e-300-200-1000100200300控制電壓u10202530354050量化等級(jí)-3-2-10123狀態(tài)變量誤差隸屬度函數(shù)/模糊輸出量隸屬函數(shù)PB000000.31PS00000.410.4ZE000.110.100NS0.410.40000NB10.300000規(guī)則庫(kù)的制定ENBNMNSZEPMPSPBUPBPMPSZENSNMNB4-4 已知被控對(duì)象為，假設(shè)系統(tǒng)給定為階躍值r=30，采樣時(shí)間為0.5s，系統(tǒng)的初始值，

12、試分別設(shè)計(jì)，（1）常規(guī)的PID控制器；（2）常規(guī)的模糊控制器；（3）模糊PID控制器；分別對(duì)上述三種控制器進(jìn)行matlab仿真，并比較控制效果。（1）基于simulink的常規(guī)的PID控制器的仿真及其調(diào)試：利用Z-N整定公式，算出Kp，Ki，Kd分別為：18,1.65,0。示波器觀察到的波形為：（2） 基于simulink的模糊控制器的仿真及其調(diào)試：（3） 模糊PID控制器啟動(dòng)matlab后，在主窗口中鍵入fuzzy回車，確定模糊控制器結(jié)構(gòu)：根據(jù)具體的系統(tǒng)確定輸入輸出量。選取二維控制結(jié)構(gòu)，輸入誤差e，和誤差變化量ec, 輸出u屏幕上就會(huì)顯現(xiàn)出如下圖所示的“FIS Editor”界面，即模糊推理

13、系統(tǒng)編輯器。雙擊輸入量或輸出量模框中的任何一個(gè)，都會(huì)彈出隸屬函數(shù)編輯器，簡(jiǎn)稱MF編輯器。在FIS Editor界面順序單擊菜單EditorRules出現(xiàn)模糊規(guī)則編輯器。本次設(shè)計(jì)采用雙輸入（偏差E和偏差變化量EC）單輸出（U）模糊控制器，E的論域是-6,6，EC的論域是-6,6，U的論域是-6,6。它們的狀態(tài)分別是負(fù)大（NB）、負(fù)中（NM）、負(fù)?。∟S）、零（ZO）、正小（PS）、正中（PM）、正大（PB）。語(yǔ)言值的隸屬函數(shù)選擇三角形的隸屬度函數(shù)。推理規(guī)則選用Mamdani 控制規(guī)則。該控制器的控制規(guī)則表如圖所示：aaSimulink仿真圖如下：在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)加入積分調(diào)節(jié)器有助于消除靜差，通過

14、試湊法得出量化因子，比例因子以及積分常數(shù)。Ke，Kec，Ku，Ki分別是：3 ，2.5 ，3.5 ，0.27通過比較PID控制器和模糊PID控制，我們可知兩個(gè)系統(tǒng)觀察到的波形并沒有太大的區(qū)別。相對(duì)而言，對(duì)于給出精確數(shù)學(xué)模型的控制對(duì)象，PID控制器顯得更具有優(yōu)勢(shì)，其一是操作簡(jiǎn)單，其二是調(diào)節(jié)三個(gè)參數(shù)可以達(dá)到滿意的效果；對(duì)于給出給出精確數(shù)學(xué)模型的控制對(duì)象，模糊控制器并沒有展現(xiàn)出太大的優(yōu)勢(shì)，其一是操作繁瑣，其二是模糊控制器調(diào)節(jié)參數(shù)的難度并不亞于PID控制器。在實(shí)驗(yàn)中增大模糊控制器的比例因子Ku會(huì)加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但Ku過大將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)輸出上升速率過快，從而使系統(tǒng)產(chǎn)生較大的超調(diào)量乃至發(fā)生振蕩；Ku過小

15、，系統(tǒng)輸出上升速率變小，將導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度變差。作業(yè)： 通過對(duì)某系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)的辨識(shí)，已經(jīng)得出描述該系統(tǒng)的兩條T-S模糊規(guī)則： R1: if x1 is F1 and x2 is F3 then y1=0.25-0.3x1+2.5x2; R2: if x1 is F2 and x2 is F4 then y2=1.5+x1+2x2; 模糊子集F1(x)=3-x; F2(x)=x-2; F3(x)=x-4; F4(x)=5-x 求當(dāng)x1=2.5且x2=4.5時(shí)該系統(tǒng)的輸出（自行選定認(rèn)定權(quán)重和計(jì)算總輸出的算法）。解：根據(jù)題設(shè)，當(dāng)x1=2.5且x2=4.5時(shí)R1：F1(2.5)=3-2.5=0.5 F3(4.5)=4.5-4=0.5 y1=0.25-0.3X2.5+2.5X4.5=10.75R2: F2(2.5)=2.5-2=0.5 F4(4.5)=5-4.5=0.5 y2=1.5+2.5+2X4.5=13按加權(quán)求和法（wtsum）計(jì)算總輸出取小法W1=F1(2.5)F3(4.5)=0.5W2=F2(2.5)F4(4.5)=0.5總輸出為: U1=W1×y1+W2×y2=0.5×10.75+0.5×13=11.875乘積法W1=F1(2.5)×