仿人智能控制培训课件(ppt 68页)
第4章仿人智能控制
M-P型仿人控制器参数的变化范围
K 1 ~ 100
TA 0 ~ 2.5秒
TL=0 ~ 20秒
0.2 0.04秒
TN 0.1 0.02秒
M-P模型与经过训练的,处于良好情绪的操作 手表现出的控制性能相当接近。
以M-P模型构造的仿人控制器,经过对上述五 个可调参数的精心设计和在线整定,能够很好 的替代操作手完成特定的跟踪控制任务。
化的方法。
③ 生物自适应。 基于感觉现象的自适应过程。
④ 学习。 根据以往经验发展自己技能的过程。
9
人控制器的各种自适应特性
输入自适应表现在对输入信号的识别,并根据 识别结果进行预测试跟踪(前馈作用)。
10
4.2 仿人智能控制基本理论
智能控制就其含义而言,就是模拟人的智 能,使控制系统达到更高的目标。 然而如何模拟却有多种方法和途径,并且 各有侧重,如前面介绍的专家系统控制、 模糊控制等。
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人控制器的模型
(1)Phillips连续模型 R.S.Phillips于1943年,根据人在跟踪系统中 对阶跃输入的响应,给出了传递函数描述的最 早的人控制器的连续线性模型。
G s K
s 1 T s e A
s
式中:TA为人控制器的超前时间常数, 为其响应的延迟时间。
第4章 仿人智能控制
仿人智能控制原则上有两种途径。 其一是从神经系统的结构功能模拟, 其二是从神经系统的行为功能模拟。 行为功能模拟把人控制系统看成黑箱,侧 重于其输入-输出关系及表现出来的外部控 制行为和功能,力图用智能算子(包括数 学算法与直觉推理逻辑)来逼近人控制系 统的控制行为和功能,设计出仿人智能控 制系统。
人工智能与仿真模拟PPT演示课件
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推理方法
依据提 供的事实, 利用知识库, 通过程序运 行(推理), 获得结果;
推理方法:
正向推理
逆向推理
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推理方法
逆向推理
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2. 专家系统(expert system)
根据获得的原始数据,进行条件优化后,再次进行分析, 提供分析报告。
谱图与数据查询:谱图的再处理,相关谱图查找,计算, 分离条件显示,相关数据显示
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辅助光谱图解析系统
基于谱图库的辅助解析系统
确定化合物结构:红外、核磁、质谱
1969年,斯坦福大学的DENDRAL系统
1976年,PBM系统,美国Cornall大学,质谱图解析 1977年,SISCOM系统,前联邦德国煤炭研究所,质谱图解析
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1. 知识库与知识表示方法
知识库:数据库的发展;解决问题的规则(具有因果关 系的数据)的分类集合,为推理服务。
推理模式和知识表示方式决定知识库的数据结构; 知识表示方式:逻辑表示模式;过程表示模式;语义网 络模式;框架表示模式;产生式表示模式。 知识表示方式用于知识的计算机识别,编译程序用于知识 库的内、外部表示的转换;
谱图存储方法
原则:节省空间,不遗漏信息:
保存峰数据;按波长取数据
查询对比方法(检索)
需要考虑仪器误差(峰位、峰强),判断相似程度的定量指标
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人工智能化合物结构识别系统
模拟专家的思维,将经验抽象成一些规则或数学公式 Munk 红外光谱解释程序:
人工智能培训课件ppt
人工智能的法规与政策
国内外法规比较
比较和分析不同国家和地区的人 工智能法规和政策,了解国际发
展趋势。
法规制定原则
探讨制定人工智能法规的基本原 则,如公平、透明、可追溯等。
政策执行与监督
加强政策执行和监督,确保法规 得到有效遵守和执行。
06
人工智能未来展望
人工智能技术的发展趋势
深度学习
01
随着算法和计算能力的提升,深度学习在图像识别、语音识别
金融
人工智能在风险控制、投资决策、客户服务等领域的应用将优化 金融行业的业务流程和降低风险。
教育
人工智能在个性化教学、智能评估、辅助学习等领域的应用将提 升教育质量和效率。
人工智能对人类社会的影响
就业变革
人工智能的发展将改变就业结构和职业需求,需要人们不断更新技 能以适应新的就业市场。
社会伦理
人工智能的发展引发了关于隐私、安全、责任等社会伦理问题的关 注和讨论。
人类智慧的挑战
人工智能的发展对人类的智慧和创新能力提出了挑战,激发人们不断 探索新的领域和创造新的价值。
THANKS
感谢Байду номын сангаас看
人工智能的层次
从弱人工智能到强人工智能,再 到超人工智能,人工智能的技术 水平不断提升。
人工智能的历史与发展
早期发展
20世纪50年代,人工智能的概念开始出现,但受限于技术水平,发展缓慢。
近年发展
随着计算机技术、大数据和深度学习等技术的突破,人工智能在各个领域得到 广泛应用。
人工智能的应用领域
工业自动化
03
计算机视觉的应用领域
计算机视觉广泛应用于安防监控、智能交通、医疗诊断、工业检测、机
仿人智能控制
仿人智能控制仿人智能控制是仿效人的政行为而进行控制和决策,即在宏观结构上和功能上对人的控制进行模拟。
开展仿人智能控制的研究,是目前智能控制的一个重要研究方向。
1.仿人智能控制的原理1.1 仿人智能控制的基本思想传统的PID控制是一种反馈控制,存在着按偏差的比例、积分和微分三种控制作用。
比例:偏差一产生,控制器就有控制作用,使被控量想偏差减小的方向变化,器控制作用的强弱取决于比例系数Kp积分:它能对偏差进行记忆并积分,有利于消除静差,但作用太强,既Ti太大会是控制的动态性能变差,以至使系统不稳定。
微分:能敏感出偏差的变化趋势, To大可加快系统响应(使超调减小),但又会使系统抑制干扰的能力降低。
下面来分析一下PID控制中的三种控制作用的是指以及他们的功能与人的控制思维的某种智能差异,从而看出控制规律的智能化发展趋势。
1)比例;PID中实质是一种线性放大或缩小的作用,它类似于人的想象能力,可以把一个量想得大一些或小一些,但人的想象力是非线性的是变的,可根据情况灵活变化。
2)积分作用:对偏差信号的记忆功能(积分),人脑的记忆功能是人类的一种基本智能,人脑的记忆是具有某种选择性的。
可以记住有用的信息,而遗忘无用或长时间的信息,而PID中的积分是不加选择的长期记忆,其中包括对控制不利的信息,同比PID中不加选择的积分作用缺乏智能性。
3)微分:体现了信号的变化趋势,这种作用类似于人的预见性,但PID中的微分的预见性缺乏人的远见卓识,且对变化快的信号敏感,对变化慢的信号预见性差仿人智能控制的基本思想是指:在控制过程中利用计算机模拟人的控制行为能力,最大限度的识别和利用控制系统动态过程所提供的特征信息进行启发和直觉推理,从而实现对缺乏精确数学模型的对象进行有效的控制1.2 仿人智能行为的特征变量对系统动态特征的模式识别,主要是对动态模式的分类,根据系统偏差e及偏差变化△e以及由它们相应的组合的特征变量来划分动态特征模式,通过这些特征模式刻画动态系统的动态行为特征,以便作为智能控制决策的依据。
人工智能智能控制PPT
AI IC AC
智能控制的二元结构
三元结构
萨里迪斯(Saridis)认为,二
元交集的两元互相支配无助于智
能控制的有效和成功应用,必须 把远筹学的概念引入智能控制,
AI
使它成为三元交集中的一个子集。
对这一问题的争论,在IEEE第
一次智能控制国际讨论会上达到
高潮。
OR IC
CT
萨里迪斯还提出分级智能控 制系统,由3个智能(感知)级组 成:组织级、协调级、执行级。
(4)把任务协商作为控制系统以及控制过程的一 部分来考虑。
在上述讨论的基础上,我们能够给出智能控 制器的一般结构,如下图 所示。
不完全任务描述
任务协商
混合知识表示
多传感器 感知系统
各种传感器
高层规划/控制 常规控制过程
各种驱动器
世界(环境)
智能控制器的一般结构
3. 智能控制的特点
(1)同时具有以知识表示的非数学广义模型 和以数学模型表示的混合控制过程。
智能控制的三元结构
知识组织器
协调器1 硬件控制器1
协调器n 硬件控制器n
组织级 协调级 执行级
过程1
过程n
分级智能控制系统
四元结构 在研究了前述各种智
能控制的结构理论和各相 关学科的关系之后,蔡自 兴提出四元智能控制结构, 把智能控制看做人工智能、 自动控制、运筹学和信息 论四个学科的交集。
AI
1967年,Leondes和Mendel首先正式使用 “智能控制”一词。
智能控制的产生和发展
1985年,在美国首次召开了智能控制学 术讨论会。
1987年又在美国召开了智能控制的首届 国际学术会议,标志着智能控制作为一个 新的学科分支得到承认。
人工智能培训ppt精品模板分享(带动画)
迁移学习:将在一个任务上学到的知识迁移到其他相关任务上,从而加速学习过程并提高性 能。
PART SEVEN
智能客服系统的定义和功能 智能客服系统在实际应用中的优势 智能客服系统在不同行业中的应用案例 智能客服系统的未来发展趋势
PART EIGHT
深度学习技术的持续发展
单击此处输入你的正文,请阐述观点
计算机视觉技术的不断创新
单击此处输入你的正文,请阐述观点
数据隐私和安全问题
单击此处输入你的正文,请阐述观点
人工智能的道德和伦理问题
单击此处输入你的正文,请阐述观点
自然语言处理和语音识别技术的广泛应用 单击此处输入你的正文,请阐述观点
情感分析:对文本中的情感倾向进行分析,例如正面、负面、中性等情感倾向,用 于舆情监控、产品评价等领域。
自然语言处理技术:利用自然语言处理技术实现文本分类与情感分析,例如基于深度 学习的文本分类模型、基于规则的情感分析方法等。
应用场景:文本分类与情感分析在各个领域都有广泛的应用,例如搜索引擎、社交 媒体、电商网站等。
机器翻译原理:基于深度学习技术,将一种语言自动翻译成另一种语言 语音识别原理:通过识别语音信号,将其转换为文本或命令 机器翻译应用:跨语言交流、自动翻译工具、智能客服等 语音识别应用:智能家居、智能车载、语音助手等
PART FIVE
定义:计算机视觉是一门研究如何使机器“看”的科学 目标:从图像中获取信息,理解图像内容 应用领域:机器人视觉、医学影像分析、安防监控等 技术手段:图像处理、模式识别、深度学习等
人工智能的应用领 域
人工智能的未来展 望
交通:智能驾驶、交通流量 管理、智能停车等
人工智能-第九章仿人智能控制v2 精品
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Manlike IC
8
几个不同点的分析
点a,b,F的值均等于y,但动态特征不同
点a: 系统偏差有偏离平衡点的趋势; 点b: 系统偏差有趋于平衡点的趋势; 点F:系统偏差恰好达到极值。
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Manlike IC
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9.1.3 系统特性的模式识别
根据输出偏差e和偏差变化Δe以及它们的 组合的特征变量,划分动态特征模式,特 征模式作为智能控制决策的依据。
第九章 仿人智能控制
9.1 仿人智能控制的原理 9.1.1 基本思想 9.1.2 仿人智能控制行为的特征变量 9.1.3 系统特性的模式识别
9.2 几种仿人智能控制方案 9.2.1 仿人智能开关控制 9.2.2 仿人比例控制 9.2.3 仿人智能积分控制
9.3 专家PID控制
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>0
>0
<0
en*Δen <0
>0
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>0
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en*Δen表征动态偏差变化情况
en*Δen>0 偏差加大, 偏差的绝对值逐渐增大 en*Δen<0 偏差减小, 偏差的绝对值逐渐减小
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Δen*Δen-1 表征极值
Δen*Δen-1>0 无极值 Δen*Δen-1<0 有极值 B点: Δen*Δen-1<0 ; en*Δen>0 C’点: Δen*Δen-1<0 ; en*Δen<0 B点之后,偏差趋于减小,C’点之后,偏差
智能控制技术ppt课件
现代控制理论的发展背景
01
随着计算机技术的进步和复杂系统的出现,现代控制理论应运
而生。
现代控制理论的核心思想
02
基于状态空间法和最优化原理,实现对复杂系统的有效控制。
现代控制理论的主要方法
03
包括线性系统理论、最优控制、鲁棒控制等。
智能控制方法分类及特点
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
模糊控制
利用模糊数学理论,将 人的控制经验表示为模 糊规则,实现对复杂系 统的有效控制。特点: 不依赖于精确的数学模 型,具有较强的鲁棒性 和适应性。
隶属函数确定方法
根据实际问题需求,选择合适的隶属函数来描述元素的模糊性。
模糊控制器设计方法及实例分析
模糊控制器基本结构
包括模糊化、模糊推理、清晰化等部分,实现对被控对象的智能 控制。
模糊控制规则设计
根据专家经验或实际数据,设计合适的模糊控制规则,以满足控 制要求。
实例分析
通过具体案例,分析模糊控制器的设计过程、控制效果及优缺点。
02
智能控制基本原理与方 法
经典控制理论回顾
经典控制理论的发展历程
从早期的调节器理论到后来的根轨迹 法、频率响应法等。
经典控制理论的局限性
难以处理非线性、时变和不确定性系 统,对系统模型精度要求较高。
经典控制理论的核心思想
基于传递函数和稳定性分析,实现对 线性定常系统的有效控制。
现代控制理论简介
• 进化策略(Evolution Strategies, ES):一种基于种群的优化算法,通过模拟生物进化过程中的自然选择和突 变机制,实现问题求解的优化。ES适用于连续型变量的优化问题。
• 进化规划(Evolutionary Programming, EP):一种基于个体的优化算法,通过模拟生物进化过程中的自然 选择和突变机制,实现问题求解的优化。EP适用于离散型变量的优化问题。
人工智能AI培训 人工智能讲解课件(完整内容直接使用)
壹
I n t r o d u c t i o n To A r t i f i c i a l I n t e l l i g e n c e F o u n d a t i o n
人工智能(计算机科学的一个分支)
人工智能(Artificial Intelligence),英文缩写为AI。它是研究、 开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应 用系统的一门新的技术科学
智能
人工智能的研究往往涉及对人智能本身的研 究。普遍被认为是人工智能相关的研究课题
1
空间技术
空间技术,是探索、开发和利用太空以及地球以外天体的综合性工程技术,亦称航天技术。1957年 10月4日,苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星,标志着人类跨入了航天时代
2
能源技术
新能源技术是高技术的支柱,包括核能技术、太阳能技术、燃煤、磁流体发电技术、地 热能技术、海洋能技术等。其中核能技术与太阳能技术是新能源技术的主要标志,通
入选理由:经过多年的演进,人工智能发展进入了新阶段。为抢抓人工智能发展的重大战略机遇,构筑我国人 工智能发展的先发优势,加快建设创新型国家和世界科技强国,2017年7月20日,国务院印发了《新一代人工 智能发展规划》。《规划》提出了面向2030年我国新一代人工智能发展的指导思想、战略目标、重点任务和保 障措施,为我国人工智能的进一步加速发展奠定了重要基础。
70年代另一个进展是专家系统.专家系统可以预测在一定 条件下某种解的概率.由于当时计算机已 有巨大容量
70年代许多新方法被用于AI开发,如MINSKY的构造理论. 另外DAVID MARR提出了机器视觉方 面的新理论
强人工智能(BOTTOM-UP AI)
强人工智能观点认为有可能制造出真 正能推理(REASONING)和解决问 题(PROBLEM_SOLVING)的智能 机器,并且,这样的机器能将被认为
【浙大名师课件】智能控制技术第5章 仿人智能控制
继续abcd和cdfg这样的过程,即第3控制周期、第4控制周期、……,直至
误差为零。
5.1 仿人智能控制的原理
5.1.2 仿人智能控制的算法原型
图5-2(b)为保存模态中抑制系数k偏小 时控制器的静态特性图。其中
①oa→ab→bc段一起为第1个控制周期:
此 时 的 工 作 情 况 与 图 (a) 中 保 持 模 态抑制系数k偏大时一样,只是由于保 持模态抑制系数k偏小,被抑制后的控 制作用u01不足以使误差回到零,而在 点形成误差输出的极小值em2,并再一 次向误差增加的方向变化,误差与误 差导数的乘积将又开始大于零。
5.1 仿人智能控制的原理
5.1.1 仿人智能控制的基本思想
仿人智能控制理论认为,智能控制是对控制问题求解的二次映射的信息处 理过程,即从“认知”到“判断”的定性推理过程和从“判断”到“操作”的 定量控制过程。仿人智能控制不仅具有其他智能控制如模糊控制、专家控制等 技术方法的并行、逻辑控制和语言控制的特点,而且还具有以数学模型为基础 的传统控制的解析定量控制的特点。
③ bc段为开环保持模式:
当ab段的过程结束,系统立刻进入保持模式,并在 ee&>0的整个过程中,即在图
中bc段的整个过程中,控制器输出都为保持值u01 。在此过程中,误差从极值em1 减小并向原点趋近,整个保持过程bc段是一根平行于e轴的水平线。 上述的oa→ab→bc段,完成了控制器的第1个控制周期,即一个“比例→抑制→ 保持”的控制过程。
段。控制器从cd段开始经df→fg段形成第2个控制周期。同样,对
于一个稳定控制系统而言,一般来说| em2 |<| em1 |。当误差到达极
值em2后,控制器再切换为保持模态,并且在 e e&<0的整个过程中,
《人工智能培训》课件
关于什么是“智能”,就问题多多了。这涉及到其它 诸如意识(CONSCIOUSNESS)、自我( SELF)、思维 (MIND) ( 包 括 无 意 识 的 思 维 (UNCONSCIOUS_MIND) )等等问题。人唯一了解 的智能是人本身的智能,这是普遍认同的I也为人类文化生活提供了新的模式。现有的游戏逐步发展为更高智能 的交互式化娱乐手段,今天,游戏中的人工智能应用已经深入到各大游 戏制造商的开发中。
在安德森癌症中心这一全球最好的肿瘤医院里, 有一个超级“助理医生”一一“沃 森”,它是一台超级计算机。“沃森”就像躺在口袋里的专家,医生在它的界面中输入 病人的信息,几秒钟之内,它就会结合最新研究为病人量身定制出多种诊疗方案,供医 生参考。“沃森”能力超强:30个医生夜以继日做上一个月的研究,它9分钟就能搞定; 它15秒就能吃透的病,人类医生即使每天看150份病人的资料,也要花费一万个星期。
IBM中国研究院院长沈晓卫: 2017年人工智能将服务于10亿人
沈晓卫院长表示,在2017年会有超过10亿人受惠于人工智能。人工智能到今天超过60年,随着Alpha Go在围棋中的胜利,当人类非常引|力为傲的智慧 可以被算法和芯片击败。我们中的很多人会问自己,人工智能到底是什么?人工智能仅仅是一个工具,但它将帮助人类超越自我极限,就像在工业革命时 代的蒸汽机,像信息时代的计算机。而现在我们要进入的是全新的认知时代。
《人工智能培训》
人工智能
它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、 技术及应用系统的一门新的技术科学。
人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质, 并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机 器,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语 言处理和专家系统等。
第六章 仿人智能控制
6.2.2 智能开关控制器的设计示例
设被控量为电加热炉的温度,控制量为电压u(t), 其波形如左图所示。其中T为控制周期,t0为控制输出 时间或称开关接通时间。右图给出了开关控制过程中的 一段温度误差曲线。
u (t )
e (t )
U 0
t0
T
t
0
t1
t2
t3 t4
t
控制电压波形图
温度误差变化曲线
设k是当前采样时刻,e(k)表示当前时刻的误差, △e(k)表示当前时刻误差的变化。根据前一节的分析, 特征变量有如下特征:
ek ek ek 1
ek 1 ek 1 ek 2
2 ek ek ek 1 ek 2ek 1 ek 2
(1)e e 误差e同误差变化 e 之积构成了一个新的描述系 统动态过程的特征变量,利用该特征变量的取值是否 大于零,可以描述系统动态过程误差变化的趋势。 动态系统响应曲线的不同阶段,特征变量 e e 的取值符号由下表给出。
y
1.0
ess 0 ess1 ess 2
y ss 2
yss1 yss 0
0
t
比例反馈控制响应曲线
由右图可以看出:
ssn 0 静差 实际上,为保证静态精度的要求,只要选择n足够 大即可。例如原比例控制静差为ess0=20%,yss0=80%, 若精度要求为1%,只须取n=2,稳态误差变为0.8%,已 能满足要求。
6.1.2 仿人智能控制行为的特征变量
为了有效地模拟人的智能控制行为,并应用计 算机实现智能控制,必须通过一些变量来描述控制 系统的动态行为,表征其动态特征。
通常,系统输出和给定值之间的误差e和误差变化e 比较容易得到,都可以用作控制器的输入变量。但 如果只根据误差e的大小进行控制,那么对于一些复 杂系统,则很难收到满意的控制效果。
仿人智能控制基本原理
五 仿人智能控制基本原理源自在仿人智能控制原型算法中,控制策略与控制模 态的选择和确定,是依据误差变化趋势的特征进 行的,而这些确定误差变化趋势特征的集合,反 映在误差相平面上的全部特征,构成了整个控制 决策的依据,我们称之为特征模型。这与人控制 器拥有并依据先验知识进行控制的方式类似。 依据特征模型选择确定控制模态,这种决策推理 和信息处理的行为与人的直觉推理过程,即从 “认知到判断”再从“判断到操作”的决策推理 过程十分接近。
图3-3 仿人智能控制器 原形的动态特性
它表明了当系统受到 阶跃干扰的作用,输出响 应偏离给定值时,仿人智 能控制器在误差输入的作 用下,产生的控制输出与 误差响应的对应关系。 。
em3 em2
em1 e
t
u01 u02
u
t
B)抑制系数k偏小
五 仿人智能控制基本原理
2.2 动态特性分析
当抑制系数k取得偏大时,如图a)所示,误 差的动态响应将呈现过零的衰减振荡形式。 控制器相应的输出则呈现出以保持值u0i为中 心的反转锯齿状。当误差向偏离给定值的方 向变化时,控制器输出将在保持值u0i上叠加 一个与误差成比例的控制增量,即u = u0i + Kp e。当误差的变化指向给定值时,控制器 输出保持值u0i,随着误差曲线的衰减,保持 值u0i将趋向于一个稳定的值。
2.1 基本算法和静特性
图a)为保持模态中抑制系数k偏大时控制器的 静特性图 oa段—比例控制模式 ab段—增益抑制 bc段—开环保持模式 cd→df→fg段—第2个控制周期
五 仿人智能控制基本原理
2.1 基本算法和静特性
图b)为保持模态中抑制系数k偏小时控制 器的静特性图, oa→ab→bc段—第1个控制周期 cd→df→fg段—第2个控制周期 抑制系数k取得恰倒好处时
智能控制 第4章 专家控制-仿人智能控制
ω 4.4340
ζ 0.0355
αfr 0.0614
量 值 单 位
36/37
控制结果
37/37
3/37
宏观结构
4/37
基本问题
特征识别
基于误差e、误差导数和误差的二阶导数
多模态控制
5/37
4.4
仿人智能控制
4.4.1 仿人智能控制的引入 4.4.2 仿人智能控制的基本概念 4.4.3 仿人智能控制的实现 4.4.4 仿人智能控制的应用举例
6/37
4.4.2 仿人智能控制的基本概念
p1 j [1,1,1,0,0,0,0,0,0,1,,0]
在 e t中可表示为:
p1 j [1,1,1,0,0,0]
14/37
特征辨识
对控制系统输出的信息进行在线的辨识,确 定当前系统所处的特征状态,这一过程称作 特征辨识。
15/37
特征记忆
被控制器记忆的特征量被称为特征记忆 包括反映前期决策和控制效果的特征量和反 映控制任务要求及被控对象性质的特征量 。 例如:
1 取反 p ij 0 取零 1 取正 ~ :ee 0 q 1 pi1 * q1 无约束 q : e e 0 1 pi1 1 pi1 0 pi1 1
13/37
举例
中可表示 特征状态1对应的关系向量在 e e 为:
1: 2: 3: 4: emi uH 误差的第i次极值 前期控制输出量的保持值 误差第i次过零的速度 误差极值的间隔时间
16/37
0 i e
tem
控制(决策)模态
定量
i : ui f i ( e,e ,i , )
定性
高仿真综合模拟人ppt课件
、治疗。
2021/4/22
综合模拟人在学科应用中的 优势:
外科学
针
➢胸腔闭式引流
刺 减
压
➢气胸针刺减压
➢腹腔诊断性穿刺
液
➢腹腔冲洗等
胸
引
流
2021/4/22
2021/4/22
主要内容
1 仿真模拟系统构成 2 仿真模拟人的功能
3 仿真模拟人的学科应用
2021/4/22
一、构成
2021/4/22
二、功能
1.各系统评估; 2. 护理技能操作;
2021/4/22
Ø通过点击各器官设置 相关参数,更加形象、 直观。
2021/4/22
二、功能
2021/4/22
内置的语音 录制的语音 无线麦克语音
2021/4/22
二、功能
声音系统
2021/4/22
二、功能
5导联心电图
2021/4/22
除颤
二、功能
2021/4/22
二、功能
测血压
2021/4/22
听诊
二、功能注射Βιβλιοθήκη 2021/4/22穿刺
三、学科应用
急危重症护理学 内科护理学 外科护理学 。。。。。
2021/4/22
综合模拟人在学科应用中的 优势:
急救、危重症医学 : 人工呼吸 胸外心脏按压 气管切开 电除颤等
2021/4/22
心肺复苏
综合模拟人在学科应用中的 优势:
内科学
1.模拟呼吸、循环、消化、神经、泌尿生殖 及代谢六大系统的症状与体征。
2.通过使用高级综合模拟人可使学生熟练掌 握临床查体,尤其是心肺听诊技术,同时
7第七章 基于规则的仿人智能控制
7.2 仿人智能开关控制器
一、智能开关控制 一、智能开关控制 ☞ 开关(on–off)控制又称为Bang–Bang控制,由于这种控制 方式简单且易于实现,因此在许多电加热炉的控制中经常被采 用。但常规的开关控制难以满足进一步提高控制精度和节能的要 求。 ☞ 常规的开关控制方式在控制周期内,其控制量只有两个状 态:要么接通,为一固定常数值;要么断开,控制量为零。这样 固定不变的控制模式缺乏人工开关控制的特点。人工开关控制过 程中,人要根据误差及误差变化趋势来选择不同的开关控制策 略,例如在一个控制周期 T 内,控制量输出的时间根据需要是 可调的。这种以人的知识和经验为基础,根据实际误差变化规律 及被控对象(或过程)的惯性、纯滞后及扰动等特性,按照一定 的模式选择不同控制策略的开关控制称为智能开关控制。
(1)e ⋅ Δe 误差e同误差变化 Δe 之积构成了一个新的描述系统动态过程的特
征变量,利用该特征变量的取值是否大于零,可以描述系统动态过程 误差变化的趋势。 对于图7.1所示动态系统响应曲线的不同阶段,特征变量 e ⋅ Δe的 取值符号由表7.1给出。
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Δek = ek − ek −1 Δek −1 = ek −1 − ek − 2 Δ 2 ek = Δek − Δek −1 = ek − 2ek −1 + ek − 2
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7.1 仿人智能控制的基本原理
一、仿人智能控制的基本思想 一、仿人智能控制的基本思想 ③ BC 段 :在这一段误差开始减小,系统在控制作用下已呈现向 稳态变化的趋势。这时如再继续施加积分控制作用,势必造成控 制作用太强,而出现系统回调,因此此段应不加积分控制作用。 ④ CD 段 :系统输出减小,误差向相反方向变化,并达到正的最 大值。此种情况,应采用比例加积分控制。 ⑤DE 段 :系统出现误差逐渐减小的趋势,控制作用不宜太强, 否则会出现再次超调,显然这时不应施加积分控制作用。 后面各段EF、FG、GH等的情况类同,不再赘述。
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人工控制,可以根据误差和误差变化率选择开关 接通的时间。
智能开关控制即是”考虑实际误差变化规律和被 控对象的特征,纯滞后及扰动等因素的开关控 制策略。”
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智能开关控制的控制电压和偏差变化曲线
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仿人控制基本思想: 利用计算机模拟人的控制行为功能,
最大限度地识别过程特征信息,进行启发 和自觉推理,对缺乏精确数学模型的对象 实现有效的控制 。
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9.1.2 仿人智能控制行为的特征变量
图9.1 二阶系统的单位阶跃相应曲线
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设k为当前采样时刻,e(k)为偏差,Δe(k) 为偏差变化率,U为全开控制量,T为控制 周期,t0为开关接通时间。
(1) if |e(k)|≥M e(k)>0 then u(k)=U,t0(k)=T(全开)
(2) if |e(k)|≥M e(k)<0 then u(k)=U,t0(k)=0(全关)
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9.1.3 仿人智能控制器的结构
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图9.3 多变量仿人智能控制器的结构
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其中,A,B是解析式、逻辑关系式和阈值集 的集合;F,H是以IF(特征)THEN(控制模式) 的形式写成的直觉推理规则集;V,W是以各 种线性、非线性函数写成的模式集,分别 存放于RB和DB中。ST产生的M进入DB 取代原有的控制参数集, MC产生输出u*, 经K输出u=Ku*,去控制被控对象G。
PID需要试验加试凑方法整定。需要熟练的技 巧,并且相当费时。
传统PID调节器无自适应能力。 研究专家PID或者智能PID十分必要。
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9.1.1 基本思想
PID -比例,积分和微分控制器 反馈控制,按偏差调节
控制器作用
人脑
P: 比例,线性放大缩小 I: 积分,细调 D: 微分,变化趋势
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9.2 几种仿人智能控制方案
9.2.1 仿人智能开关控制(Bang-Bang)控制 开关(on-off)控制—bang-bang控制,简单,
易于实现。 电加热炉的控制中常常应用。 问题:精度较低,系统振荡幅度较大。 分析:常规方法, 两态: 开、关;没有人工控
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智能开关控制的偏差变化分析
e(k) * e(k) 0 k (0,t1) 或 (t2,t3) e(k) * e(k) 0 k (t1,t2 ) 或 (t3,t4 )
过程为大惯性及纯滞后系统。采用产生式规则设 计智能开关控制。
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12条规则:
想象功能,具有非线性放大能力 记忆功能,选择性记忆能力 预见功能,远见卓识的预见能力
PID控制作用是优良控制的必要条件,非充分条件。
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PID的改进:
1.变增益控制(增益适应) 2. 智能积分(非线性积分) 3.智能采样控制等等
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偏差: en=r-yn 偏差变化: Δen=en – en-1
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3) e*Δe
e*Δe的符号,表征动态偏差变化情况. >0, 离开平衡点 <0, 趋于平衡点
表9-1 特征变量的符号变化
OA段 AB段 BC段 CD段 DE段
en
>0 <0
<0
>0
>0
Δe
<0 <0
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智能控制的一个重要研究方向
智能控制,根本上是要仿效人的智能行为进行决策 和控制。
必要的训练之后,人实现的控制方法接近最优。 仿人智能控制不需要了解对象的结构、参数,即不
依赖于对象的数学模型,而是根据积累的经验和 知识进行在线的推理确定和变换控制策略。
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调节器参数的自动整定问题
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几个不同点的分析
点a,b,F的值均等于y,但动态特征不同
点a: 系统偏差有偏离平衡点的趋势; 点b: 系统偏差有趋于平衡点的趋势; 点F:系统偏差恰好达到极值。
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9.1.3 系统特性的模式识别
根据输出偏差e和偏差变化Δe以及它们的 组合的特征变量,划分动态特征模式,特 征模式作为智能控制决策的依据。
Δen/Δen-1比值大,前期控制效果差
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Δ(Δe) 表征偏差变化的变化率 Δ(Δe)>0 超调阶段 ABC段 Δ(Δe)<0 回调阶段 CDE段
特征变量是对系统动态特性的一种定性与定量相 结合的描述,它体现了对人的形象思维的一种 模拟。
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第九章 仿人智能控制
9.1 仿人智能控制的原理 9.1.1 基本思想 9.1.2 仿人智能控制行为的特征变量 9.1.3 系统特性的模式识别
9.2 几种仿人智能控制方案 9.2.1 仿人智能开关控制 9.2.2 仿人比例控制 9.2.3 仿人智能积分控制
9.3 专家PID控制
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逐渐加大。
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e / e 偏差变化的姿态
与en*Δen联合使用,细化系统特征 例如,曲线BC(DE)中间一段,偏差变化较大
且偏差较大。 具体数值满足
en*Δen<0且b< e / e <a
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Δen/Δen-1 表征偏差局部变化趋势
>0
>0
<0
en*Δen <0
>0
<0
>0
<0
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en*Δen表征动态偏差变化情况
en*Δen>0 偏差加大, 偏差的绝对值逐渐增大 en*Δen<0 偏差减小, 偏差的绝对值逐渐减小
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Δen*Δen-1 表征极值
Δen*Δen-1>0 无极值 Δen*Δen-1<0 有极值 B点: Δen*Δen-1<0 ; en*Δen>0 C’点: Δen*Δen-1<0 ; en*Δen<0 B点之后,偏差趋于减小,C’点之后,偏差