智能控制工程研究的進展

孫毅然

摘 要：智能控制就是在無人操作情況下自主驅(qū)動機器完成控制目標的自動控制技術(shù)。隨著信息技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，智能控制技術(shù)與智能控制工程得到了更加深入的研究和探索。本文結(jié)合智能控制研究理論，主要論述了智能控制工程的研究現(xiàn)狀，并且提出了智能控制工程進一步發(fā)展的策略。

關(guān)鍵詞：智能控制；智能控制工程；研究進展；發(fā)展策略

智能控制是應(yīng)用廣泛的技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用到各個領(lǐng)域。隨著信息處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，智能控制在控制原理和智能控制工程研究上都獲得了很大的進步和發(fā)展。

1 智能控制工程的研究現(xiàn)狀

1.1 機器人智能控制研究

機器人是智能控制應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一，智能控制技術(shù)已經(jīng)在機器人研究的各個方面得到應(yīng)用。在智能控制技術(shù)中，模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及專家系統(tǒng)的技術(shù)在機器人環(huán)境監(jiān)測和控制以及規(guī)劃、機器人定位等方面的應(yīng)用研究已經(jīng)成熟，并且在實際應(yīng)用系統(tǒng)中得到了驗證。機器人視覺處理與傳感器信息融合也利用智能控制技術(shù)。機器人動力學(xué)廣泛地采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進行控制器的設(shè)計。

1.2 智能控制在機械制造中的應(yīng)用研究

現(xiàn)代工業(yè)制造業(yè)涉及很多復(fù)雜的行為和操作。在先進的制造系統(tǒng)中，要根據(jù)不精確和不完備的數(shù)據(jù)來解決很難預(yù)測或無法預(yù)測的狀況，人工智能的應(yīng)用有效的解決了這個問題。智能控制在機械制造中得到廣泛應(yīng)用，通常是在機械制造的過程中在用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊數(shù)學(xué)的方法進行動態(tài)環(huán)境的建模，采用傳感器的融合技術(shù)預(yù)處理和綜合各種信息。

1.3 智能控制在電力電子領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

與電能有關(guān)的很多領(lǐng)域都應(yīng)用電力電子學(xué)，電力系統(tǒng)中的各種電機電器設(shè)備的設(shè)計與生產(chǎn)、運行以及控制是非常復(fù)雜的過程。智能控制技術(shù)引入電氣設(shè)備，對于電氣設(shè)備的故障診斷、設(shè)備控制與優(yōu)化設(shè)計等發(fā)揮了重要的作用。電氣設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計可以采用遺傳算法，這樣可以縮短計算的時間，降低成本，提高設(shè)計的質(zhì)量和效率。還可以采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯以及專家系統(tǒng)的智能控制技術(shù)用于電氣設(shè)備的故障診斷，并且現(xiàn)在對于集成這三種技術(shù)的實驗研究也取得重大發(fā)展。

其中，在電流控制脈沖寬度調(diào)制（PWM）中采用智能控制技術(shù)最具代表性的應(yīng)用，也是被關(guān)注的研究熱點。

1.4 智能控制在工業(yè)過程中的應(yīng)用研究

生產(chǎn)過程中智能控制主要包括局部級與全局級兩個方面。局部級智能控制是指智能控制應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的某一個單元部分的控制器設(shè)計；全局級智能控制是指智能控制用于整個工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化。局部級智能控制研究主要是對PID控制器設(shè)計。全局級智能控制應(yīng)用研究已經(jīng)非常廣泛。

1.5 廣義控制領(lǐng)域智能控制的應(yīng)用研究

自動控制的廣義理解是不利用人工的而作用自動控制或操作控制對象的過程，當然也可以是具體的機械設(shè)備與抽象的時刻變化著的信息對象。對這種對象進行控制，需要利用符號的信息知識進行建模和表達，并且設(shè)計智能算法的程序用于自動決策和推理。廣義領(lǐng)域智能控制的應(yīng)用研究正處于探索研究與發(fā)展的階段。

2 智能控制工程的發(fā)展對策

2.1 發(fā)展智能控制工程的理論指導(dǎo)

智能控制已經(jīng)建立了基本的理論思路和框架，但是仍然沒有發(fā)展成熟。智能控制沒有科學(xué)的理論指導(dǎo)就會導(dǎo)致工程研究的盲目性。智能控制應(yīng)用研究主要是智能控制分支技術(shù)的應(yīng)用，控制方法在工程的應(yīng)用研究中沒有系統(tǒng)的指導(dǎo)缺乏標準性的評價標準，導(dǎo)致智能控制技術(shù)的優(yōu)越性很難得到體現(xiàn)。因此，要加強智能控制理論的研究工作。

2.2 進一步明確智能控制的研究目標

首先，要發(fā)展新的控制方法，采用混合模型或是非完全的模型；其次，利用了解較少或是不正確的系統(tǒng)模型，在控制系統(tǒng)工作過程中進行在線改進，使其知之漸多并逐步完善；再次，采用本質(zhì)上斷續(xù)系統(tǒng)與離散事件驅(qū)動動態(tài)系統(tǒng)；最后，要采用混沌和進化等新技術(shù)，對智能控制系統(tǒng)進行進一步發(fā)展與開發(fā)。因此，為完成這些研究目標，智能控制的信息處理理論和智能控制思想將會深入到建模的過程中，不斷改變和改進模型，使模型不僅要包含解析的數(shù)值，還要有定性分析的符號。

2.3 智能控制的設(shè)計要遵循簡單的原則

在智能控制的應(yīng)用領(lǐng)域中，應(yīng)該堅持從簡單的系統(tǒng)進入，然后逐漸地過渡到復(fù)雜的系統(tǒng)。在控制器設(shè)計過程中，不斷優(yōu)化復(fù)雜的控制策略，以得到簡單的控制器。智能控制的發(fā)展應(yīng)用主要是為了滿足控制系統(tǒng)復(fù)雜化的要求，設(shè)計智能控制器要堅持簡單的原則，在某個控制的目標下，要選擇簡單的方法進行問題解決，這樣可以節(jié)省成本，減小維護與使用的難度。智能控制應(yīng)用目標是設(shè)計性價比高、操作簡單的控制系統(tǒng)。

2.4 促進技術(shù)創(chuàng)新為智能控制工程發(fā)展創(chuàng)造條件

智能控制工程研究中，沒有建立專門的軟件環(huán)境。隨著軟件構(gòu)件化的發(fā)展，需要能夠在智能控制應(yīng)用中直接調(diào)用的模糊控制函數(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。因此要重視新技術(shù)的開發(fā)和創(chuàng)新，對具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件與硬件產(chǎn)品進行開發(fā)。并且參與國際的競爭，促進智能控制工程研究在國際上的發(fā)展。

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