第九章 仿人智能控制v2 PPT
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then u(k)=U,t0(k)= K7 t0(k-1) （12）if E≤|e(k)|<M, e(k)<0, Δe(k)>0
调节器参数的自动整定问题
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。
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
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
智能控制的一个重要研究方向
then
u(k)=U,t0(k)=0（全关） (3) if e(k)=0, e(k-1)<0 then
u(k)=U,t0(k)=K1 t0(k-1)
（4）if e(k)=0 ，e(k-1)>0 then
u(k)=U,t0(k)= t0(k-1) （5）if |e(k)|<E, e(k)>0, Δe(k)>0
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。
偏差: en=r-yn 偏差变化: Δen=en – en-1
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
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
பைடு நூலகம்
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
then u(k)=U,t0(k)= t0(k-1)
（9） if E≤|e(k)|<M, e(k)>0, Δe(k)>0
then u(k)=U,t0(k)= K5 t0(k-1) （10）if E≤|e(k)|<M, e(k)>0, Δe(k)<0
then u(k)=U,t0(k)= K6 t0(k-1) （11）if E≤|e(k)|<M, e(k)<0, Δe(k)<0
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。
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
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 。
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
制根据变化趋势调节的特点。
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。
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。
12条规则：
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
逐渐加大。
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
Δen/Δen-1 表征偏差局部变化趋势
Δen/Δen-1比值大,前期控制效果差
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
then u(k)=U,t0(k)= K2 t0(k-1) （6）if |e(k)|<E, e(k)>0, Δe(k)<0
then u(k)=U,t0(k)= K3 t0(k-1) （7） if |e(k)|<E, e(k)>0, Δe(k)<0
then u(k)=U,t0(k)= K4 t0(k-1) （8） if |e(k)|<E, e(k)<0, Δe(k)>0
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。
9.1.3 仿人智能控制器的结构
图9.3 多变量仿人智能控制器的结构
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。
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
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
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。
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。”
智能开关控制的控制电压和偏差变化曲线
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 )
调节器参数的自动整定问题
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。
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
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
智能控制的一个重要研究方向
then
u(k)=U,t0(k)=0（全关） (3) if e(k)=0, e(k-1)<0 then
u(k)=U,t0(k)=K1 t0(k-1)
（4）if e(k)=0 ，e(k-1)>0 then
u(k)=U,t0(k)= t0(k-1) （5）if |e(k)|<E, e(k)>0, Δe(k)>0
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。
偏差: en=r-yn 偏差变化: Δen=en – en-1
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
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
பைடு நூலகம்
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
then u(k)=U,t0(k)= t0(k-1)
（9） if E≤|e(k)|<M, e(k)>0, Δe(k)>0
then u(k)=U,t0(k)= K5 t0(k-1) （10）if E≤|e(k)|<M, e(k)>0, Δe(k)<0
then u(k)=U,t0(k)= K6 t0(k-1) （11）if E≤|e(k)|<M, e(k)<0, Δe(k)<0
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。
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
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 。
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
制根据变化趋势调节的特点。
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。
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。
12条规则：
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
逐渐加大。
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
Δen/Δen-1 表征偏差局部变化趋势
Δen/Δen-1比值大,前期控制效果差
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
then u(k)=U,t0(k)= K2 t0(k-1) （6）if |e(k)|<E, e(k)>0, Δe(k)<0
then u(k)=U,t0(k)= K3 t0(k-1) （7） if |e(k)|<E, e(k)>0, Δe(k)<0
then u(k)=U,t0(k)= K4 t0(k-1) （8） if |e(k)|<E, e(k)<0, Δe(k)>0
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。
9.1.3 仿人智能控制器的结构
图9.3 多变量仿人智能控制器的结构
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。
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
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
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。
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。”
智能开关控制的控制电压和偏差变化曲线
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 )