智能控制及其在機器人領(lǐng)域的應(yīng)用

摘 要：本文通過對智能控制的發(fā)展軌跡和特點進行簡單的介紹，對智能控制的技術(shù)方法進行了分析，對比了智能控制和傳統(tǒng)控制的優(yōu)缺點，對智能控制在機器人領(lǐng)域的應(yīng)用進行了分析和探究+提出了智能控制的未來發(fā)展方向應(yīng)該是由多種智能控制模式組成以及把智能控制模式和傳統(tǒng)控制相結(jié)合的思維方法。

關(guān)鍵詞：智能控制；機器人；應(yīng)用

中圖分類號：TP242.6 文獻標(biāo)識碼：A 收稿日期：2015-11-10

1.控制的概述

從20世紀(jì)初到今天，控制理論已經(jīng)由以傳遞函數(shù)為理論基礎(chǔ)的傳統(tǒng)模式發(fā)展到了以狀態(tài)空間理論為依據(jù)的現(xiàn)代模式。到了今天，控制理論經(jīng)歷了由人工智能向自動控制的轉(zhuǎn)變過程，從而形成了智能控制的相關(guān)理論。

2.智能控制的發(fā)展軌跡和特點

智能控制的理論思想最早被提出時是由人工智能思想和自動控制交叉的思想相融合而得出的一種思想理論，并且把智能控制的系統(tǒng)分為人工控制器為核心的智能控制、人工和機器同時作為核心的智能控制系統(tǒng)、純機器控制作為核心的智能控制系統(tǒng)。智能控制的理論基礎(chǔ)是運籌學(xué)的相關(guān)理論、人工智能的相關(guān)理論以及自動控制理論相結(jié)合的一種控制理論學(xué)說；智能控制系統(tǒng)是由傳統(tǒng)控制理論進化而來，主要利用自主智能機來達到預(yù)設(shè)目標(biāo)，從而實現(xiàn)無人操作的目的。

智能控制的整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有開放式、分級式以及分布式的特點，處理綜合信息的能力非常強大。但是智能控制的終極目標(biāo)卻不是高級自動控制，而是優(yōu)化系統(tǒng)的各個方面。智能控制的服務(wù)對象主要是一些非線性和不確定性的研究對象，這種研究對象是主要研究線性結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)控制理論無法操作的內(nèi)容。智能控制在對數(shù)學(xué)模型的描述以及對符號和相關(guān)環(huán)境的識別等方面都十分擅長。

3.智能控制的技術(shù)方法

智能控制的主要技術(shù)方法有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制、模糊網(wǎng)絡(luò)智能控制以及分層遞階智能控制等。在日常實際操作中，進行智能控制應(yīng)用時常用的方法是把幾種智能控制模式融合在一起來使用。比較典型的智能控制方法有以下幾個。

（1）模糊智能控制方法。模糊智能控制方法主要是把知識庫和模糊模式推理機以及輸出量清晰化的模塊等進行組合，模糊智能控制的具體方式是，由模糊量的互相轉(zhuǎn)化以及推理，最后得出具體的參數(shù)來執(zhí)行。[1]

（2）專家智能控制方法。專家智能控制方法就是把智能控制與傳統(tǒng)控制理論相融合的一種典型的智能控制方法。這種方法就是以專家智能控制的理論基礎(chǔ)作為依據(jù)，對控制方法進行優(yōu)化。

4.智能控制在機器人領(lǐng)域的應(yīng)用

機器人領(lǐng)域是智能控制的主要應(yīng)用研究方向之一，隨著科技的迅速發(fā)展，機器人領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)越來越全面。比如，還處于發(fā)展階段的人工智能相關(guān)技術(shù)以及傳感器的相關(guān)技術(shù)都被應(yīng)用到了機器人領(lǐng)域當(dāng)中。我們從動力學(xué)的角度上來看，機器人的相關(guān)技術(shù)特點是非線性的，隨時發(fā)生變化的，在機器人的控制技術(shù)上所追求的是多樣的任務(wù)，這恰恰就是智能控制的相關(guān)優(yōu)勢，所以說智能控制技術(shù)是機器人研究領(lǐng)域一個十分關(guān)鍵的組成部分。

（1）機器人的行動控制。有一種由四條連桿和從動滾輪組成腿部的機器人，這種機器人的移動依靠后補兩條滾輪來實現(xiàn)，移動方向由滾輪的滾動角度來決定。如果要預(yù)設(shè)這種機器人的移動路線，面對這種非線性系統(tǒng)組成的機器人，一般的控制器是無法實現(xiàn)對其控制的，此時就要使用智能控制理論中的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方法。這種控制模式可以減少機器人的系統(tǒng)誤差，并且可以有效地對機器人的移動路線進行控制。[2]

（2）機器人的行動計劃。如果在一個十字路口同時進行多個機器人的行動控制，就會涉及機器人的回避和協(xié)調(diào)問題，在解決這個問題的方法上，智能控制理論為機器人提供了集中式路線設(shè)計和分布式行動特點設(shè)計等方法。即首先設(shè)定每個機器人在不遇到障礙的基礎(chǔ)上可以按照預(yù)先設(shè)計的路徑到達設(shè)計目的地；其次通過在機器人內(nèi)部設(shè)定一整套規(guī)則，采用分布式行動特點設(shè)計的方式來讓機器人在行動的過程中在可能發(fā)生沖突的區(qū)域進行避讓，從而達到避免機器人碰撞的目的。這個實驗結(jié)論可以證明智能控制可以完美解決多數(shù)機器人一起進行行動時的協(xié)調(diào)和碰撞問題。

智能控制在現(xiàn)階段的很多方面都不是特別成熟，在具體方法的應(yīng)用上局限性也很大，如果把多種智能控制的方法結(jié)合在一起，也許是解決這些問題的關(guān)鍵途徑。

參考文獻：

[1]王印束，程秀生，馮 巍，等.濕式雙離合器式自動變速器起步智能控制[J].江蘇大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，32（6）：658-662.

[2]唐 敢，郭小明，練蘭英，等.網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的改進隨機缺陷法智能控制[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報，2012，（3）：409-414.