模糊神经网络—智能控制
基于模糊神经网络的单路口智能控制方法
车辆平 均延误 是评 价交 叉 口服 务水 平 的重要指
标， 因此 ， 它作 为 比较 各种 信号控 制方 法优 劣 的依 选 据。 车辆 的排 队长 度 和 车辆 平 均 到 达率 是 延 误 时 间 增 加 的主要诱 导 因素 。 文 以 △Ｐ， 本 ‘ ）＝Ｐ‘ 一Ｐ‘ 和 ’ 到达率 系数 口＝ 尺‘／ 作 为模糊 控制器 的输 人 ， Ｒ 模糊 控 制器 的输 出 △ｅ绿 时增 量 ） （ 对 作 实 时在线 调整， 以保证 系统 的实 时性 。
到达 的车 辆 总数 ； 为第 ｉ 信 号周期 内第 ｆ 相 ｐ 个 个 位 中所 有方 向车流 的排 队长度 之 和 ； Ｐ为 一 个 训 练 周期 （ 个 信号 周期 组 成 ）内 ， 信 号周 期 内总 排 队 ６ 各
个处 于顶 层是 自学 习神 经 网络和一 个处 于底 层 的
模糊 控制 器组 成 ， 统 运行 时分 别 完 成 自学 习 和控 系 制 的功能 。仿 真结 果 表 明 ： 方 法 能 够 有效 地 提 高 该 相位 路 口的通行 能 力 ， 制 效 果 明 显 优 于模 糊 控 制 控 方 法 ， 有广 阔 的应 用前 景 。 具
夏 书 霞
（ 坊 技 师 学 院 ， 河北 廊 坊 ｏ ５ ｏ ） 廊 ６０ ｏ
摘 要 ：本文 采用人 工神经网络和模糊控制技术 ，结合各个车道 的到 车率 ，提 出一种全新 的智能交通 控制方法 。 仿真结果表明该方法控制效果明显 。 关键词 ：到车率 ；Ｂ Ｐ神经 网络 ；模糊控 制 ；ＭＡ Ａ ＡＢ仿真 ＴＬ 中图分类号 ：Ｔ ２ ３ Ｐ ７ 文献标识码 ：Ａ 文章 编号 ：１７ —７ ３ （０ ０ ０ —０ １ —０ ６３ ９８２１）３ ０ ３ ３
２
北京交通大学研究生课程(神经网络、模糊控制与专家系统)第七章
p
fi wkjiuik i1
aj
1
1 e
f
j
第二节 模糊神经网络控制
二、基本功能和函数关系
第一层：将输入变量值直接传送到下层
fj1 uj1 wj1i 1
aj1 fj1 uj1 xj j 1,2,L n
mji：一、二层神经元之间的连接权值wji2；
ji：看作是与S函数相类似的一个斜率参数。
注 ： 若 用 一 组 节 点 完 成 一 个 隶 属 度 函 数 ， 则 每 一 个 节 点 的 函 数 可 以 是 标 准 的 形 式 （ 如 S 函 数 ） ， 且 整 个 子 网 络 用 标 准 学 习 算 法 （ 如 反 传 法 ） 进 行 离 线 训 练 实 现 期 望 的 隶 属 函 数 。
缺点： 当环境发生变化时，缺乏自我调节和自学习的能力。
解决方法之一：Sugeno提出将规则的自组织问题转化为参 数估计问题。但仍有主观性。
如何把学习机制引入到模糊控制中来？
第一节 集成智能控制系统简介
1. 模糊神经网络系统（FNN）
神经网络由大量连接的神经处理单元组成的，具有高 度的非线性映射能力和自学习能力，能够从样本数据中进 行学习和泛化，计算速度快。
f
5
j
wj5i ui5
(mj5i ji5)ui5
i
i
aj5
f
5
j
ji5ui5
i
则
第
四
层
节
点
与
第
五
层
节
点
之
间
的
连
智能控制技术(模糊控制)
INTELLIGENT CONTROL
随着系统复杂程度的提高，将难以建立系统的精 确数学模型和满足实时控制的要求。 人们希望探索一种除数学模型以外的描述手段和 处理方法。 例如： 骑自行车 水箱水温控制
2011年4月10日
INTELLIGENT CONTROL
模糊控制就是模仿上述人的控制过程，其中包 含了人的控制经验和知识。从这个意义上来说，模 糊控制也是一种智能控制。模糊控制方法既可用于 简单的控制对象，也可用于复杂的过程。 模糊控制是以模糊集合论作为数学基础。 1965年L.A.Zandeh(美国教授)首先提出了模糊集 合的概念。 1974年E.H.Mamdani(英国教授)首先将模糊集合 理论应用于加热器的控制。 典 型 例 子
2011年4月10日
INTELLIGENT CONTROL
二、模糊控制的特点 特点： (1)无需知道被控对象的数学模型 (2)是一种反映人类智慧思维的智能控制 (3)易被人接受 (4)构造容易 (5)鲁棒性好
2011年4月10日
INTELLIGENT CONTROL
第二节
模糊集合论基础 一、模糊集合的概念 二、模糊集合的运算 三、隶属函数的建立 四、模糊关系
2011年4月10日
INTELLIGENT CONTROL
现代控制系统的数学模型难以通过传统的数学工具 来描述。就是说，采用数学工具或计算机仿真技术的传 统控制理论，已无法解决此类系统的控制问题。 从生产实践中可以看到，许多复杂的生产过程难以 实现的目标，可以通过熟练的操作工、技术人员或专家 的操作得到满意的控制效果。 如何有效地将熟练操作工、技术人员或专家的经验 知识和控制理论结合，去解决复杂系统的控制问题，就 是智能控制研究的目标。
7 第7章 智能控制
PS NM NS NS ZO ZO
PM NB NB NM NM NS
PB NB NB NB NM NM
NB NS ZO PS PB
R1：如果E是NB 且 EC是NB，则U是NB
第一节 模糊控制 二.模糊控制器
3. 模糊推理
利用模糊规则和近似推理获得模糊控制作用
C ( z ) { [ A ( x ) A ( x )]} { [ B ( y ) B ( y )]} C ( z )
第二节 专家规则控制 二.专家系统
专家系统结构
第二节 专家规则控制 二.专家系统
(1) 知识库：存储某个具体领域的专门知识
产生式规则，if … then … (2) 数据库 表征应用对象的特性、状态、求解目标等 (3) 推理机：自动推理的计算机软件
运用知识库提供的知识，基于某种通用的问题 求解模型，自动推理、求解问题
情况
偏差及导数的变化、生产要求或负荷的变化、 设备情况的变化、环境条件的变化
规则 来自知识
如产生式规则：if … then …
第二节 专家规则控制
专家规则控制可在3个层次实施
基本控制层：用一组控制规则作为控制率，依 据工况的不同，选用不同的规则
特性监测控制层：依据控制过程情况，选用不 同的控制器参数，仍采用传统的控制器 监督层：进行有效的决策或选择适当的控制器 结构
x y
( 1 2 ) C 1 ( z )
ω1∧ω2表示“如果x 是A’且y是B’”对于“如果x 是A且y是B”的匹配程度，称为激励函数
第一节 模糊控制 一.模糊数学基础
模糊推理过程
μ A1 A’ μ min
基于模糊神经网络和遗传算法的智能控制器
（ 北京林业大学 ，北京 １ ０ ８ ） ０ ３ ０
摘 要：ＰＤ Ｉ控制算法简单、鲁棒性强，但其参数整定过程繁琐 ，整定时需要控制对象的精确数学模
型 ，而 且整定 往往 是针 对某一 种具 体工 况进行 的 ，缺乏 自学 习和 自适应 能 力。模 糊神经 网 络则兼 备了模糊逻 辑和神经 网络 的优点 ，具有函数 逼近功 能 ，具有较强 的自适应 、自学习能 力 、容错 能力和泛化 能力 。借助 于遗传算法对 全局 性参数进行优 化设计 ，借助于Ｂ 算 法对局 Ｐ 部性参数进行优 化 ，将模糊神经网络和遗传算法 引入ＰＤ Ｉ控制参数的整定过程 ， 造出一种基 构 于模糊神经网络和遗传算法的智￣； Ｄ ＰＩ控制器。 关键 词 ： ＰＤ Ｉ控制器 ；模糊神经网络 ；遗传算法
图２ 采 用 智 能 ＰＤ控 制 器 的位 置 伺 服 系 统 Ｉ
ＮＢ ＮＭ
交 叉 概 率 和变 异 概 率 对 遗 传 算 法 的 收 敛 速 度 有 很 大 影 响 ，如 果 选 择 不 当 ，可 能 会 造 成 算 法 收
敛 过 程 缓 慢 ，甚 至 无 法 收敛 ，也 可 能 会 造 成 早 熟
系统 的过 渡 过 程 变 长 ，甚 至 出 现 振 荡 ；比例 因 子 选择 较 大 时 ， 系统 的超 调 量减 小 ，比例 因子越 大 ， 系统 的超 调量 就 越 小 ，但 系统 的 响 应速 度 会变 慢 ； 初 始 连 接 权 系数 选 的 较 大 时 ，可 以 减小 系统 的静
中图分类号 ：Ｔ ３ Ｈ９ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０－０ （ ０ ） （ －０ ０ － ３ ９ １４ ２１ ５ 下） ０ ７ ０ ０ ３ １
Ｄ ｉ１ ．９ ９ Ｊｉｓ ． ｏ９ ０ ．Ｏ １ ５ 下 ） ｏ ｏ ： ３ ６／ ． ｎ １ ｏ － １４ ２ ｌ ．（ ．３ ０ ｓ ３
智能控制理论及应用
摘要：介绍了智能控制理论的发展概况、研究对象与工具、功能特点，简要列举了智能控制的集中应用。
关键词：智能控制；神经网络；应用0前言自从美国数学家维纳在20世纪49年代创立控制论以来，智能控制理论与智能化系统发展十分迅速。
智能控制理论被誉为最新一代的控制理论，代表性的理论有模糊控制、神经网络控制、基因控制即遗传算法、混沌控制、小波理论、分层递阶控制、拟人化智能控制、博弈论等。
应用智能控制理论解决工程控制系统问题，这样一类系统称为智能化系统。
他广泛应用于复杂的工业过程控制、机器人与机械手控制、航天航空控制、交通运输控制等。
他尤其适用于被控对象模型包含有不确定性、时变、非线性、时滞、耦合等难以控制的因素。
采用其它控制理论难以设计出合适与符合要求的系统时，都有可能期望应用智能化理论获得满意的解决。
科学技术高度发展导致了被控对象在结构上的复杂化和大型化。
在许多系统中，复杂性不仅仅表现在高维性上，更多则是表现在系统信息的模糊性、不确定性、偶然性和不完全性上。
此时，人工智能得益于计算机技术的飞速发展，已逐渐成为一门学科，并在实际应用中显示出很强的生命力。
同时，国际学术界对智能控制的研究也十分活跃，到了20世纪90年代，各种智能控制的国际学术会议日益频繁。
国内也在20世纪80年代初开始进行智能控制研究。
1智能控制理论的发展阶段虽然智能控制理论只有几十年的历史，尚未形成较完整的理论体系，蛋其已有的应用成果和理论发展表明它已成为自动控制的前沿学科之一。
智能控制主要经历了以下几个发展阶段：1.1 自动控制的发展与挫折上世纪40~50年代，以频率法为代表的单变量系统控制理论逐步发展起来，并且成功地用在雷达及火力控制系统上，形成了“古典控制理论”。
上世纪60~70年代，数学家们在控制理论发展中占据了主导地位，形成了以状态空间法为代表的“现代控制理论”。
他们引入了能控、能观、满秩等概念，使得控制理论建立在严密精确的数学模型之上，从而造成了理论与实践之间巨大的分歧。
基于模糊神经网络的智能控制研究
摘 要： 模糊神经 网络是一个 新型的研 究领域 ， 随着人们对人工智 能进行更深入、 多层次 的研究， 使其在模糊控制 、 模糊决 策、 专家 系统、 模式识别等众多领域都发挥了重要作用 。模糊控制的逻辑推理技术与神经 网络 的结合， 弥补神经 网络在模糊 将
数 据 处理 方 面 的不 足 和 纯模 糊逻 辑 在 学 习方 面 的缺 陷 。
特点。模糊信息处理是 以模糊逻辑为基础， 抓住 了人类 思维 中的模 糊性特 点， 模仿人的模糊综合判断推理来处理常规方 法难 以解决的模糊信息处理的难题 。 人工神经网络是 以生物 神经网络为模 拟对象， 试图在模拟推理及 自学 习等方面 向前
发 展 ， 使 人工 智 能更 接 近 人 脑 的 自组 织 和 并 行 处理 等 功 能 。
模糊逻辑和人工神经 网络各有优点， 也都存在着一定的局限
性 。事 实 证 明 ， 仅 利 用 其 中的 一 种 方法 无法 真 正 实 现 智 能 仅
代表连接输入层与 隐含层 以及 连接隐含层与 输出层的权 向 量。 对于每一个非输入层 的神经元， 也都存在着一个域值 。 根
模拟 ， 而将这两种技术有 机地结合起来 ， 其优势才 能得 到真
学系统 。神经网络模 型用于模 拟人脑神经元活动的过程， 其
中包括对信息的加工、 处理、 存贮和搜索 的过程。
１１ ． 生物 神 经 元模 型
（） １前馈型 网络。各神经元接受前一层 的输入 ， 并输 出给 下一层， 没有反馈。结点分为两类， 即输入 单元 和计算 单元，
每一个 计算 单元可有任意个输入 ， 只有一个 输 出（ 可耦 但 它 合到任意多个 其他结点作为其输入） 。通 过前馈网络可分为 不 同的层， ｉ 第 层的输入只与第 ｉ 层输 出相连 ， — ｌ 输人和输 出
基于自适应神经模糊推理系统的智能化控制技术研究
基于自适应神经模糊推理系统的智能化控制技术研究随着科技的快速发展，智能化控制技术得到了广泛应用并取得了显著的成果。
在传统的控制方法基础上，自适应神经模糊推理系统（ANFIS）作为一种新型的控制方法，已经被广泛研究和应用于工业生产、汽车、机器人等领域，取得了良好的效果。
本文主要介绍ANFIS的原理及应用，探讨其在智能化控制中的优势和发展前景。
一、ANFIS的原理ANFIS是一种由模糊理论和神经网络理论相结合的自适应智能控制算法。
模糊推理是一种可以模拟人类语言思维的方法，适用于处理模糊信息和非线性问题；神经网络是一种能够自我学习和优化的计算模型，适用于处理复杂数据和高维空间的问题。
这两种计算模型的结合，使得ANFIS可以有效处理多变量、非线性、误差较大的复杂控制问题。
ANFIS的核心是基于模糊推理的自适应调节机制。
在ANFIS系统中，通过对已知输入输出样本进行学习和训练，建立输入变量与输出变量之间的映射关系，并确定各个输入变量的权值和模糊集隶属度函数。
这些权值和函数随着学习的进行实现自适应调节，从而达到更加精确和准确的输出结果。
二、ANFIS的应用ANFIS在智能化控制领域的应用广泛，例如：1. 工业生产控制ANFIS可以应用于流程控制、生产优化、质量控制等多个领域，提高工业生产的效率和质量。
例如在钢铁生产中，利用ANFIS控制系统对生产过程的影响进行分析和优化，可以降低烧结温度、减少气体排放，从而减轻环境污染。
2. 汽车控制ANFIS在汽车动力控制、防抱死制动系统、车身稳定控制等方面的应用，可以提高车辆的行驶稳定性和安全性。
例如，在雪地、湿滑路面行驶时，利用ANFIS控制系统对车速、刹车压力等参数进行实时控制，保证车辆行驶稳定、操控性安全。
3. 机器人控制ANFIS在机器人的控制、路径规划、姿态控制等领域应用广泛，提高了机器人的自主性和智能化水平。
例如，在机器人视觉系统中，利用ANFIS对图像识别和目标追踪进行优化，可以实现机器人的自主导航和操控。
常用智能控制方法
常用人工智能控制方法人工智能控制是将人工智能（AI, Artificial Intelligence）的理论和方法用于控制领域的技术，包括模糊逻辑与模糊控制（FL/FC, Fuzzy Logic/Fuzzy Control）、神经网络控制（ANN, Artificial Intelligence）、遗传算法（GA, Genetic Algorithm）和专家系统（ES, Expert System）等[6-10]。
4.1 模糊智能控制模糊控制是一种人类智能控制，它允许在模糊系统中纳入常识和自学习规则，并意味着一个学习模块能够用一个模糊规则集合来解释其行为。
因此模糊系统对使用者来说是透明的，与传统控制方法（如PID控制）相比，模糊控制利用人类专家控制经验，对非线性、复杂对象的控制显示了鲁棒性好、控制性能高的优点[11-14]。
广义模糊逻辑系统的万能逼近理论为模糊系统建模提供了理论依据，也为复杂的非线性系统提供了有效的手段。
遗传算法作为一种新的全局优化算法，以其简单通用、鲁棒性强、适用于并行处理等特点，在智能控制中发挥着愈来愈重要的作用。
文献[15]中涉及了一种新型的基于遗传算法的多变量模糊控制器，通过结合模糊预测和遗传算法来优化控制规律，利用遗传算法来辨识系统参数。
随着模糊控制技术的发展完善，板形模糊控制的研究日益受到重视。
早期研究工作主要集中于一些常规控制方法不能获得较好控制品质的情况，如轧辊喷射冷却模糊控制[16-17]；多辊轧机（森吉米尔轧机）的板形控制[18] 自1995年以来，韩国科学与技术高等学院的Jong-Y eob Jung等人就普通六辊轧机的板形控制进行了系列、详细的研究，探讨了利用模糊逻辑进行六辊轧机板形控制的可行性，研究了对称板形的动态及静态控制特性[19]。
近来，Jong-Y eob Jung等已将模糊逻辑应用于控制包括非对称板形在内的任意板形，取得了较大进展[20-21]。
模糊逻辑与神经网络在智能控制中的应用
模糊逻辑与神经网络在智能控制中的应用在智能控制领域，模糊逻辑和神经网络是两个备受关注的技术。
它们分别以自己独特的方式处理不确定性和非线性问题，为智能控制系统提供了新的解决方案。
模糊逻辑是一种处理模糊信息的数学方法。
在传统的逻辑中，一个命题要么为真，要么为假，但在现实世界中，很多情况并不是非黑即白的，而是存在一定的模糊性。
模糊逻辑通过引入模糊集合和隶属函数的概念，使得命题的真假可以通过一个0到1之间的值来表示。
这样，模糊逻辑可以更好地处理模糊性、不确定性和模糊规则之间的关系。
神经网络是一种模拟人脑神经系统结构和功能的数学模型。
它由大量的神经元单元组成，通过连接强度的加权和非线性激活函数的作用，实现对输入信息的处理和输出结果的生成。
与传统的计算模型相比，神经网络能够自适应地学习和调整参数，具有较强的非线性映射能力和鲁棒性。
模糊逻辑和神经网络在智能控制中的应用，主要体现在以下几个方面。
首先，模糊逻辑和神经网络可以相互结合，形成混合智能控制系统。
模糊逻辑通过模糊化输入和输出变量，建立一组模糊规则，从而实现对控制系统的描述和规划。
而神经网络则可以通过训练学习的方式，自动地从大量的输入输出数据中学习特征和模式，并通过权重调整和非线性函数的作用，实现对输入输出之间的映射关系的建模。
混合智能控制系统可以兼具模糊逻辑和神经网络的优势，处理非线性和模糊性问题时，具有更好的性能和适应性。
其次，模糊逻辑和神经网络可以应用在智能机器人和自动驾驶系统中。
智能机器人和自动驾驶系统需要对环境中的信息进行感知和处理，以实现智能路径规划和行为控制。
模糊逻辑可以通过定义模糊规则和隶属函数，将环境中的传感器信息转化为具有语义的模糊值，从而实现对环境的认知和理解。
而神经网络可以通过学习和训练，实现对大量传感器数据的处理和特征提取，以及复杂环境中的决策和控制。
模糊逻辑和神经网络的结合，可以提高智能机器人和自动驾驶系统的感知和决策能力，使其更加适应多变和复杂的环境。
智能控制第7章 模糊神经网络控制与自适应神经网络PPT课件
第五层
❖有两种模式
❖从上到下的信号传输方式 ，同第一层。
❖从下到上是精确化计算，如果采用重心法， 有
fj(5 ) w ( j5 )iu i(5 ) (m ( j5 )i (j5 )i)u i(5 ), i
E fj(4)
E fj(5)
fj(5) fj(4)
E fj(5)
fj(5) u(j5)
u(j5) fj(4)
E fj(5)
m(5) ji
u (5) (5)
ji i
u(j5)
i
u (5) (5) (5) jj jj
(j5i)ui(5))(
m u ) (5) (5) (5) (5)
图7-2 :规则节点合并示例
2. 有导师学习阶段
❖可采用BP学习
E1(y(t)ˆy(t))2min 2
w(t1)w(t)(E w)
E w ( n E )e ( n w t)e tE f w f E f fa w a
第五层
m E (j5)i a E (j5) a fj((j5 5))
wwwthemegallerycom用一个半导体功率器件作为开关该器件不断地重复开启和关断使得输入的直流电压在通过这个开关器件后变成了方波该方波经过电感34如果被控系统yk1fykyk1uk1gukwwwthemegallerycom用一个半导体功率器件作为开关该器件不断地重复开启和关断使得输入的直流电压在通过这个开关器件后变成了方波该方波经过电感351tdltdltdltdl神经网络n神经网络n331基于神经网络的模型参考自适应控制结构图参考模型wwwthemegallerycom用一个半导体功率器件作为开关该器件不断地重复开启和关断使得输入的直流电压在通过这个开关器件后变成了方波该方波经过电感3671wwwthemegallerycom用一个半导体功率器件作为开关该器件不断地重复开启和关断使得输入的直流电压在通过这个开关器件后变成了方波该方波经过电感37则控制系统的误差方程为其中wwwthemegallerycom用一个半导体功率器件作为开关该器件不断地重复开启和关断使得输入的直流电压在通过这个开关器件后变成了方波该方波经过电感383233wwwthemegallerycom用一个半导体功率器件作为开关该器件不断地重复开启和关断使得输入的直流电压在通过这个开关器件后变成了方波该方波经过电感393233wwwthemegallerycom用一个半导体功率器件作为开关该器件不断地重复开启和关断使得输入的直流电压在通过这个开关器件后变成了方波该方波经过电感40对于yk1fykyk1uk1guk可得如果存在可用神经网络逼近之
一种基于模糊神经网络的智能PID控制器
系统 的品质要求 。近年来 ， 技术 、 模糊 神经 网络相融合 的模 糊神经 网络 充分利用神经 网络 的学 习能力和模糊逻 辑的表达能力 ， 同时 ， 它也被证 明可 以任意实现输入 到输 出的非 线性映射 ，或者说可 以逼 近任何 非线 性函数 。 利用模糊神经网络对被控对象进行模糊辨识 ， 同时 ， 采用 Ｂ 学 Ｐ 习算法 的神经 网络 自适应地调整 ＰＤ控制器的参数 。该方 法综合 了模 Ｉ 糊技术 、 神经 网络和 ＰＤ控 制的优点 ， 有结构简单 ， Ｉ 具 算法易 于实现和 适应 能力强等特点 。 仿真试验表明 ， 这种新的基于模糊神经 网络的 自适 应 ＰＤ智能控制器具 有较 高的控 制品质。 Ｉ
控 制 器具 有 较 高的 控 制 品 质 。
［ 关键词 ］ 模糊神经 网络
ＰＤ控制 器 自适应控制 Ｉ 匹配模糊规则的前件 ， 后件网络用来产生模 糊规 则的后件 。
… … … … … … … … … … … 两磊 一
Ｐ Ｄ控制是最早发展起来 的控制策略之一 ，其算法简单 、可靠性 Ｉ 高、 具有较强 的鲁棒性 ， 数物理意义 明确 ， 参 对模 型依赖程度小 和工程 上易于实现 等优点 ， 广泛应用 于工业过程中 。但是 ， 当被控 对象具有复 杂非线性 、 变不确定 、 后特性时 ， 一的常规 Ｐ Ｄ控制 已难 以满足 时 滞 单 Ｉ
科技信息
一
高校 理科研 究
种 基 于模 糊 神 经 网 络 的 智 链 ＰＤ控 制 器 Ｉ
武汉 理 工大 学 自动 化 学院 安 军涛
［ 摘 要］ 本文设计 了一种基 于模糊神经 网络的 ＰＤ控制 器， 用模糊神经 网络对被控制 象进行模糊辨识 ， 用 Ｂ Ｉ 利 采 Ｐ学习算 法的神 经 网络 自适应地调整 ＰＤ控制 器的参数 ， Ｉ 将模糊技术 、 神经 网络与 ＰＤ控制综合起来 ， Ｉ 实现 ＰＤ控制的智能化。 Ｉ 通过仿真 实验表 明， 该
智能控制专业的研究方向概览
智能控制专业的研究方向概览智能控制是指利用先进的计算机技术和智能算法，实现对各类控制系统的自主学习、自主调节和自主优化等功能。
智能控制技术在各个领域都具有广泛的应用价值，在工业控制、交通管制、自动化设备、机器人等领域有着不可替代的作用。
本文将为您概览智能控制专业的研究方向，包括模糊控制、神经网络控制、遗传算法控制和深度学习控制等。
一、模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑理论的控制方法，通过将模糊集合理论引入控制系统，模糊控制可以解决控制过程中存在的模糊性、不确定性和非线性等问题。
模糊控制在汽车、电力系统、空调等领域都有广泛的应用。
研究方向包括模糊控制算法改进、模糊控制系统建模与仿真等。
二、神经网络控制神经网络控制是利用人工神经网络模型来进行控制的一种方法。
神经网络模型具有自适应、学习和适应环境等特性，可以用于建模、控制和优化等任务。
研究方向包括神经网络控制算法改进、神经网络控制系统设计与优化等。
三、遗传算法控制遗传算法控制是通过模拟生物进化过程，利用遗传算法来进行控制系统的设计和优化。
遗传算法通过基因编码、交叉、变异等操作来搜索最优解，具有全局优化和适应性强的特点。
研究方向包括遗传算法控制策略的改进和优化、遗传算法在控制系统中的应用等。
四、深度学习控制深度学习控制是利用深度神经网络模型来进行控制的一种方法。
深度学习模型具有强大的自动特征学习和表征学习能力，可以应对复杂的非线性系统和大规模数据。
研究方向包括深度学习控制模型的设计和改进、深度学习在控制系统中的应用等。
综上所述，智能控制专业涉及的研究方向非常广泛。
模糊控制、神经网络控制、遗传算法控制和深度学习控制等研究方向都具有各自的特点和应用领域。
随着技术的不断发展，智能控制技术将发挥越来越重要的作用，为各行各业提供更加高效、智能的控制解决方案。
自动控制原理智能控制知识点总结
自动控制原理智能控制知识点总结一、智能控制概述智能控制是指在自动控制系统中引入人工智能技术，使系统具备自主学习、优化和决策的能力，从而提高系统的效率和鲁棒性。
智能控制依赖于对系统的建模、学习和优化算法的设计，常用的智能控制技术包括神经网络控制、遗传算法控制、模糊逻辑控制等。
二、神经网络控制1. 神经网络控制基本原理神经网络控制是一种基于生物神经网络模型的智能控制方法。
它模仿人脑的神经元之间的连接和传递方式，通过训练优化网络参数，实现对动态系统的建模和控制。
2. 神经网络控制应用领域神经网络控制广泛应用于机器人控制、工业过程控制、飞行器控制等领域。
其具有非线性建模能力强、适应性优良等特点，可以应对复杂系统和不确定性环境下的控制问题。
三、遗传算法控制1. 遗传算法控制基本原理遗传算法控制是一种基于生物进化理论的智能控制方法。
它通过模拟自然界中的遗传、交叉和变异等过程，通过优胜劣汰的方式搜索最优控制参数，从而实现对系统的优化和控制。
2. 遗传算法控制应用领域遗传算法控制常用于优化问题，如参数优化、路径规划等。
在工业生产、交通运输等领域有广泛应用，能够有效解决复杂系统无法通过传统方法求解的问题。
四、模糊逻辑控制1. 模糊逻辑控制基本原理模糊逻辑控制是一种基于模糊数学理论的智能控制方法。
它通过将模糊集合和模糊规则引入控制系统，实现对不确定性和模糊性信息的处理和决策。
2. 模糊逻辑控制应用领域模糊逻辑控制广泛应用于汽车控制、家电控制、智能交通等领域。
它能够有效处理模糊信息，应对人类智能控制中的不确定性和模糊性问题。
五、智能控制系统的设计流程1. 系统建模智能控制系统设计的第一步是对被控对象进行建模，包括系统的输入、输出和数学模型等。
2. 知识获取和表示根据具体控制问题，通过专家知识和实验数据等方式获取系统的知识，并将其表示为适当的形式，如神经网络权值、遗传算法的染色体编码等。
3. 优化算法设计根据系统的特点和控制目标，选择适当的优化算法，如神经网络的反向传播算法、遗传算法的选择、交叉和变异算子设计等。
基于神经网络的智能控制方法研究
基于神经网络的智能控制方法研究一、引言神经网络具有类似人脑的学习和决策功能，因此在智能控制领域广受关注。
本文将探讨基于神经网络的智能控制方法及其研究进展。
二、神经网络基础知识1.人工神经元模型人工神经元是一种模拟生物神经元的计算单元。
常见的人工神经元模型包括McCulloch-Pitts模型、Sigmoid模型、ReLU模型等。
2.神经网络结构神经网络通常由输入层、隐层和输出层组成。
输入层接受外部输入，隐层对输入进行处理和转换，输出层将最终结果输出。
3.神经网络训练神经网络的训练通常采用反向传播算法，通过调整网络权重和偏置值，最小化输出与实际结果之间的误差。
三、基于神经网络的智能控制方法1.前向神经网络控制前向神经网络控制是指将神经网络作为一种映射函数，将输入映射为输出。
通过训练神经网络，使其能够对复杂非线性环境作出正确的响应。
2.逆向神经网络控制逆向神经网络控制是指通过权重反向传播算法，计算输入和输出之间的关系，从而实现逆向控制。
逆向神经网络控制可以在不知道受控对象动态特性的情况下，通过示教输入和输出数据得到控制规律。
3.模糊神经网络控制模糊神经网络控制将模糊逻辑和神经网络相结合，实现模糊逻辑控制的非线性、模糊性和自适应优势。
通过学习数据得出模糊知识库并进行控制。
4.遗传神经网络控制遗传神经网络控制将遗传算法与神经网络相结合，实现优化神经网络结构和参数的目的。
通过与遗传算法结合，能够快速获得最优网络结构和权重参数。
四、应用基于神经网络的智能控制广泛应用于各个领域，下面列举几个典型应用。
1.机器人控制基于神经网络的机器人控制可以实现智能化的动态路径规划、协作控制和自适应控制，提高机器人操作的准确性和效率。
2.电力系统运行控制电力系统是一种高度复杂如有象如虚的非线性系统。
基于神经网络的电力系统运行控制可以对电力系统进行实时监测和控制，提高电力系统的稳定性和可靠性。
3.工业过程控制工业过程控制中，过程控制变量与输入之间的关系是非常复杂和非线性的。
智能控制(第三版)chap8-刘金琨
8.1.3 仿真实例
使用模糊RBF网络逼近对象：
y (k ) u (k ) 3 y (k 1) 1 y (k 1) 2
其中采样时间为1ms。
模糊RBF网络逼近程序见chap8_1.m。
i 1 i 1 m m
i i 1
m
2
x j c
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2
yd yn
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其中
m i i y E E y n i 1 y y d n i i m p j y n p j i i 1 p y d y n
i j
i
i 1
m
i
y i i p j
其中α 、β 为学习速率。
8.2.3 仿真实例
使用混合型pi-sigma神经网络逼近对象：
y (k 1) y (k ) u (k ) 1 y (k 1) 2
3
混合型pi-sigma神经网络逼近程序见chap8_2.m
8.3
小脑模型神经网络
8.3. 1 CMAC概述
小脑模型神经网络（ CMAC-Cerebellar Model
1 2 E ek 2
网络的学习算法如下：
输出层的权值通过如下方式来调整:
E E e y m wk ek f 3 w e y m w
控制系统中的神经网络与模糊逻辑控制技术分析
控制系统中的神经网络与模糊逻辑控制技术分析随着科技的快速发展，在各种行业的自动化生产和控制系统中，神经网络和模糊逻辑控制技术逐渐得到广泛应用。
本文将探讨这两种技术在控制系统中的作用、优缺点和发展趋势。
一、神经网络在控制系统中的应用神经网络是一种模仿人脑神经系统的人工智能系统，该系统最早是用于模拟神经元间的联结过程，并以此推断出神经元的活动规律。
随着技术的发展，神经网络被广泛应用于各种领域，如控制系统、数据处理、模式识别等。
在控制系统中，神经网络主要用于非线性系统的控制和建模。
非线性系统通常由多个相互作用的因素组成，因此普通控制方法不适用于该类系统。
神经网络的优势在于它的适应性强，可以对非线性系统进行准确的识别、建模和控制。
以机器人控制系统为例，使用神经网络可以实现机器人的动力学建模和运动控制。
在运动控制中，神经网络可以控制机器人的位置、速度和加速度，同时通过不断地学习和优化，达到更加精确和稳定的控制效果。
二、神经网络控制技术的优缺点神经网络控制技术的优点如下：1.适应性强：神经网络可以通过不断的学习和训练，对控制系统进行动态调整和优化，使其适应不同的控制环境。
2.高精度：神经网络控制技术可以实现对非线性系统的精确控制，提高控制效果和稳定性。
3.强可靠性：神经网络具有良好的容错和自适应能力，使其在复杂环境下具有更强的可靠性和鲁棒性。
但是，神经网络控制技术也存在一些缺点，如下：1.较高的成本：神经网络控制技术需要较为复杂的硬件和软件支持，因此成本较高。
2.模型不透明：神经网络控制技术的内部结构较为复杂，模型不够透明，难以解释模型的具体过程和结果。
三、模糊逻辑控制技术在控制系统中的应用模糊逻辑控制技术是一种基于模糊数学理论的控制方法，该方法通过使用模糊语言来描述非精确和模糊性信息，从而实现系统的控制。
模糊逻辑控制技术在控制系统中的应用越来越广泛，主要用于处理模糊、混沌和高度非线性的控制问题。
以温度控制系统为例，使用模糊逻辑控制技术可以根据温度的变化实时调整加热器的功率，达到温度控制的目的。
第六章-模糊神经网络
ANN——主要依靠学习算法，如梯度法、Hebb法和 BP
算法等。
㈣ 模FL型N—的—表采示用方合面成：算法完成模糊推理映射。
ANN——要求规定非线性动态系统的类型，要求获 取足够多的训练本集，并通过反复学习将 训练样本体现在动态系统上。
FLN——只需要部分的填充语义规则矩阵。 5
神经网络和模糊控制比较
第六章 模糊神经网络
1
模糊系统和神经网络控制是智能控制领域内的两个重要 分支。模糊系统是仿效人的模糊逻辑思维方法设计的一类 系统，这一方法本身就明确地说明了系统在工作过程中允 许定性知识的存在。另一方面，神经网络在计算处理信息 的过程中所表现出的学习能力和容错性来自于其网络自身 的结构特点。
模糊神经网络是一种集模糊逻辑推理的强大结构性知 识表达能力与神经网络的强大自学习能力于一体的新技 术，它是模糊逻辑推理与神经网络有机结合的产物。
3
神经网络和模糊控制比较
不同之处：
㈠ 样本的表示方面：
ANN——数值型的点集合。 FLS——模糊集样本。
㈡ 规则的表示和结构方面：
ANN——用网络结构和权值矩阵来描述规则，且规 则之间是相互连接的。
FLN——用“if…，then…”语句来描述规则，且规 则之间是相互独立的。 4
神经网络和模糊控制比较
8
6.1 模糊控制与神经网络的结合
该模型以模糊控制为主体，应用神经元网络，实现模 糊控制的决策过程，以模糊控制方法为“样本”，对 神经网络进行离线训练学习。“样本”就是学习的 “教师”。所有样本学习完以后，这个神经元网络， 就是一个聪明、灵活的模糊规则表，具有自学习、自 适应功能。
神经模糊系统 9
B W1B1' W2B2' ... Wm Bm'
模糊神经网络在控制领域中的应用
模糊神经网络在控制领域中的应用人工智能技术的飞速发展，让我们生活的方方面面都被智能化、自动化所覆盖。
其中，模糊神经网络（Fuzzy Neural Network，FNN）是其中最为重要的一个分支，被广泛应用于各个领域中。
本文将详细介绍模糊神经网络在控制领域中的应用。
一、模糊神经网络概述首先，让我们来简单了解一下模糊神经网络。
模糊神经网络是一种神经网络的扩展，基于模糊逻辑和神经网络技术，用于解决具有模糊性和不确定性的问题。
它的特点是能够将输入、输出和系统的各种状态映射成为一组规则，并且使用反向传播（BP）算法进行学习和训练。
因此，模糊神经网络具有不变性、自适应性和鲁棒性等优点。
二、模糊神经网络在控制领域中的应用在控制领域中，模糊神经网络具有广泛的应用前景。
它可以有效地解决传统控制方法难以解决的非线性、模糊、不确定等问题。
1.电机控制电机控制是模糊神经网络在控制领域中的典型应用之一。
电机控制涉及到控制对象的动态特性、非线性和时变等问题，传统的PID控制方法难以解决。
模糊神经网络则可以通过学习控制系统的输入输出关系，获得控制策略。
在控制电机的转速、位置、力矩等方面具有广泛的应用。
2.气象预报气象预报也是模糊神经网络在控制领域中的一个应用领域。
气象系统是一个高度非线性和时变的系统，通过模糊神经网络可以将历史气象数据和实时气象数据映射成一组规则，从而实现气象预报。
3.机器人控制机器人控制是模糊神经网络在控制领域中的另一个典型应用领域。
传统的机器人控制方法中，通常是依靠根据环境进行修改的预设的操作方法完成操作。
但是，这种方法对负载变化和环境变化的抵抗性较差。
而模糊神经网络可以通过对机器人的模糊控制器进行学习，让机器人具备自适应性和森林，更加适应实际操作。
三、模糊神经网络的优势和局限性尽管模糊神经网络在控制领域中表现出极强的应用前景，但是其仍然存在着一定的局限性。
1.数据量少时，模型泛化差：模糊神经网络需要大量的数据来使其具有较高的泛化能力。
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综述
对于给定的输入，只有在输入点附近的那些语言变量 才有较大的隶属度值，远离输入点的语言变量值的隶 属度很小（可近似为0）或为0，因此只有少量结点输 出非0，这点类似于局部逼近网络
第三层的每个结点代表一 条模糊规则，用于匹配模 糊规则的前件，计算出每
条规则的适用度
结点数与第三层 相同，实现适用 度的归一化计算
将两者结合起来，在处理大规模的模糊应用问题 方面将表现出优良的效果。
2、模糊神经网络（FNN）
模糊神经网络（Fuzzy Neural Network，简称 FNN）将模糊系统和神经网络相结合，充分考虑了 二者的互补性，集逻辑推理、语言计算、非线性动 力学于一体，具有学习、联想、识别、自适应和模 糊信息处理能力等功能。
3.1 模糊系统的标准模型
模糊系统的规则集和隶属度函数等设计参数只能 靠设计经验来选择，利用神经网络的学习方法， 根据输入输出的学习样本自动设计和调整模糊系 统的设计参数，实现模糊系统的自学习和自适应 功能。
结构上像神经网络，功能上是模糊系统，这是目 前研究和应用最多的一类模糊神经网络。
基于标准模型的模糊系统原理结构
输出量的表达式为 其中
对于给定输入x对 于规则适用度的归
一化
3.2 模糊神经网络的结构
由模糊模型可设计出如下模糊神经网络的结构
第一层为输入层，为 精确值。节点个数为 输入变量的个数。
第二层每个节点代表一 个语言变量值。用于计 算各输入分量属于各语 言变量值模糊集合的隶 属度函数
n是输入变量的维数，mi是 xi的模糊分割数（规则数）
的前件
输入层，第0个结点 的输入值是1，用于 提供模糊规则后件
中的常数项
每个结点代表一条 规则，用于计算每
条规则的后件
计算系统的输出
输出为
4.3 学习算法
基于T-S模型的模糊神经网络简化结构与前述结构完全相同， 故可借用前面的结论
当给定一个输入时，前件网络的第三层的适 用度中只有少量元素非0，其余大部分元素均为0， 因而从x到a的映射与CMAC、B样条及RBF神经网络 的输入层的非线性映射非常类似。所以该模糊神 经网络也是举步逼近网络
模糊神经网络
李华 113320081002013
1、 模糊系统与神经网络比较
从知识的表达方式、存储方式、运用方式、获取方式来比较 模糊系统—可以表达人的经验性知识，便于理解 将知识存在规则集中 同时激活的规则不多，计算量小 规则靠专家提供或设计，难于自动获取 神经网络—只能描述大量数据之间的复杂函数关系 将知识存在权系数中，具有分布存储的特点 涉及的神经元很多，计算量大 权系数可由输入输出样本中学习，无需人来设置
其本质就是将模糊输入信号和模糊权值输入常 规的神经网络。
在模糊神经网络中，神经网络的输入、输出节点 用来表示模糊系统的输入、输出信号，神经网络 的隐含（中间）节点用来表示隶属函数和模糊规 则，利用神经网络的并行处理能力使得模糊系统 的推理能力大大提高。
3、模糊神经网络的分类
基于标准模型的模糊神经网络 基于T—S的模糊神经网络
第五层是输出层， 实现清晰化计算
3.3 学习算法
4、1 模糊系统的T-S模型
输出量为每条 规则输出量的
加权平均
适用度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 归一化
4.2 模糊神经网络的结构
后件网络由r个 结构相同的并 列子网络组成， 每个子网络产 生一个输出量
后件网络用 来产生模糊 规则的后件
各层功能与前面 相同
前件网络用来 匹配模糊规则