《智能控制技術(shù)》課件-2.1智能控制系統(tǒng)概述

項目2智能控制系統(tǒng)服務(wù)教育成就未來章節(jié)目錄12智能控制系統(tǒng)概述智能制造設(shè)備控制系統(tǒng)目錄3控制基本單元4工業(yè)視覺5過程控制6智能控制系統(tǒng)視覺應(yīng)用智能控制的研究最初是以機器人控制為背景，但近年來，隨著研究的深入，智能控制的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)擴展到復(fù)雜工業(yè)過程控制、智能電網(wǎng)、智能交通、智慧城市等領(lǐng)域。這是由于人工智能技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和云計算等技術(shù)的發(fā)展，為智能控制理論的應(yīng)用提供了更廣闊的空間。因此，智能控制的研究和應(yīng)用前景非常廣闊，將在各個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。項目引入能根據(jù)智能控制系統(tǒng)的特性，完成相機與PLC的通信。能根據(jù)智能控制系統(tǒng)的特性，完成相機與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用平臺的通信。學(xué)習(xí)目標(biāo)熟悉智能控制系統(tǒng)的基本知識。熟悉智能控制系統(tǒng)的組成。了解智能制造設(shè)備控制系統(tǒng)。熟悉智能制造設(shè)備控制系統(tǒng)的控制方式。理解控制基本單元的組成與應(yīng)用。了解工業(yè)視覺的原理與應(yīng)用。掌握過程控制的裝置。了解典型控制過程控制系統(tǒng)應(yīng)用。職業(yè)能力目標(biāo)樹立科技興國的責(zé)任使命感。培養(yǎng)綜合運用知識分析問題的能力。提高專業(yè)性問題解決的能力。素質(zhì)目標(biāo)知識鏈接智能控制，又稱智能化控制，是一種具備智能信息處理、智能信息反饋和智能控制決策能力的控制方式。它是控制理論發(fā)展的先進階段，主要應(yīng)用于解決傳統(tǒng)方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。智能控制研究的對象具有以下主要特點：數(shù)學(xué)模型具有不確定性、系統(tǒng)非線性程度高以及任務(wù)要求復(fù)雜難解。知識鏈接智能控制的思想在20世紀60年代開始出現(xiàn)。當(dāng)時，人們積極研究學(xué)習(xí)控制，并成功應(yīng)用于實踐。出現(xiàn)了自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)的方法，用于解決控制系統(tǒng)中的隨機特性和未知模型的問題。知識鏈接智能控制是一個新興的領(lǐng)域，在1967年萊昂德斯等人首次提出并使用了“智能控制”這個術(shù)語后，1981年傅京孫進行了深入的研究和論述。智能控制是自動控制與人工智能相結(jié)合的交叉領(lǐng)域，旨在開發(fā)智能系統(tǒng)來實現(xiàn)更高效、自適應(yīng)和靈活的控制。知識鏈接

1975年，英國馬丹尼成功將模糊邏輯和模糊關(guān)系應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)，提出了能夠處理模糊不確定性、模擬人類操作經(jīng)驗規(guī)則的模糊控制方法。模糊控制方法被廣泛視為智能控制領(lǐng)域中非常活躍和發(fā)展較深的方法之一。知識鏈接近十幾年來，隨著智能控制方法和技術(shù)的不斷進步，智能控制已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種專業(yè)領(lǐng)域，包括工業(yè)過程控制系統(tǒng)、機器人系統(tǒng)、現(xiàn)代生產(chǎn)制造系統(tǒng)以及交通控制系統(tǒng)等，解決了各類復(fù)雜的被控對象的控制問題。2.1智能控制系統(tǒng)概述服務(wù)教育成就未來智能控制系統(tǒng)是一種新型的控制技術(shù)，近年來受到了廣泛的關(guān)注和研究。它的特點是采用了智能化的算法和決策模型，能夠?qū)崿F(xiàn)自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自決策、自調(diào)節(jié)等功能。相較于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，智能控制系統(tǒng)在實時性、精度和魯棒性方面具有很大的優(yōu)勢，因此應(yīng)用范圍也越來越廣泛。2.1智能控制系統(tǒng)概述2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識2.1.2智能控制系統(tǒng)的組成2.1智能控制系統(tǒng)1、控制的定義：控制是指利用控制裝置來操縱被控對象，使被控量按指定的規(guī)律變化。2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識2、控制過程的組成部分：被控對象、被控量、控制裝置被控對象：工作的機器設(shè)備被控量：表征這些機器設(shè)備工作狀態(tài)的物理參量控制裝置：指產(chǎn)生控制信號的物理裝置由相互關(guān)聯(lián)的部件按一定的次序構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，能夠提供預(yù)期的輸出被稱為系統(tǒng)。2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識3、傳統(tǒng)控制與智能控制的比較：傳統(tǒng)控制：人直接利用控制裝置來操縱被控對象智能控制：利用計算機和人工智能技術(shù)來實現(xiàn)自動化控制2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識2.1.1基本概念人控制和機器控制的區(qū)別4、三元論：智能控制、人工智能和運籌學(xué)理論緊密聯(lián)系，即式中，IC是智能控制（IntelligentControl）；AI是人工智能（ArtificialIntelligence）；AC是自動控制（AutomaticControl）；OR是運籌學(xué)（OperationalResearch）2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識基于三元論的智能控制系統(tǒng)人工智能（AI）是模擬人類思維的知識處理系統(tǒng)，具備記憶、學(xué)習(xí)、信息處理、形式語言和啟發(fā)式推理等功能。2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識人工智能自動控制（AC）是對系統(tǒng)動力學(xué)特性的描述，它是一種動態(tài)反饋機制。2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識自動控制運籌學(xué)（OR）是一種采用定量優(yōu)化方法的學(xué)科領(lǐng)域，例如線性規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、調(diào)度、管理、優(yōu)化決策和多目標(biāo)優(yōu)化方法等。2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識運籌學(xué)5、智能控制系統(tǒng)的基本知識包括控制理論、傳感器和執(zhí)行器、數(shù)據(jù)處理和算法、編程和軟件開發(fā)、系統(tǒng)集成和優(yōu)化等方面。2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識控制理論：智能控制系統(tǒng)基于控制理論，包括傳統(tǒng)的PID控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法控制等。2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識傳感器和執(zhí)行器：智能控制系統(tǒng)需要通過傳感器獲取外部環(huán)境的信息，并通過執(zhí)行器對環(huán)境進行控制。2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識傳感器

執(zhí)行器數(shù)據(jù)處理和算法：智能控制系統(tǒng)需要對傳感器獲取的數(shù)據(jù)進行處理和分析，以提取有用的信息。同時，需要選擇合適的算法來實現(xiàn)控制策略，如模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等。2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識編程和軟件開發(fā)：智能控制系統(tǒng)通常需要編寫程序來實現(xiàn)控制算法和數(shù)據(jù)處理。2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識系統(tǒng)集成和優(yōu)化：智能控制系統(tǒng)通常由多個組件組成，包括傳感器、執(zhí)行器、控制算法和數(shù)據(jù)處理等。2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識智能控制系統(tǒng)6、智能控制系統(tǒng)一般具有以知識表示的非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)模型表示的混合控制過程。它適用于含有復(fù)雜性、不完全性、模糊性、不確定性和不存在已知算法的生產(chǎn)過程。智能控制系統(tǒng)具有自適應(yīng)性、學(xué)習(xí)能力、模糊性處理、多目標(biāo)優(yōu)化、魯棒性和高效性等特點。2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識自適應(yīng)性：智能控制系統(tǒng)能夠根據(jù)環(huán)境和系統(tǒng)的變化自動調(diào)整控制策略，以適應(yīng)不同的工作條件和要求。學(xué)習(xí)能力：智能控制系統(tǒng)能夠通過學(xué)習(xí)和經(jīng)驗積累改進自身的性能，從而提高控制效果。模糊性處理：智能控制系統(tǒng)能夠處理模糊和不確定的信息，通過模糊邏輯和模糊推理來進行決策和控制。2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識多目標(biāo)優(yōu)化：智能控制系統(tǒng)能夠同時考慮多個目標(biāo)，并通過優(yōu)化算法來實現(xiàn)最優(yōu)的控制策略。魯棒性：智能控制系統(tǒng)能夠在面對系統(tǒng)參數(shù)變化、噪聲干擾和故障等不確定性情況下保持穩(wěn)定的控制性能。高效性：智能控制系統(tǒng)能夠通過并行計算和優(yōu)化算法等技術(shù)實現(xiàn)高效的控制和決策過程。2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識2.1.1智能控制系統(tǒng)基本知識2.1.2智能控制系統(tǒng)的組成2.1智能控制系統(tǒng)1、按照智能控制系統(tǒng)的定義，其典型的原理結(jié)構(gòu)可由如下六部分組成。2.1.2智能控制系統(tǒng)的組成智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖執(zhí)行器：根據(jù)控制系統(tǒng)的指令，執(zhí)行相應(yīng)的動作或操作。執(zhí)行器可以是電動機、閥門、電磁鐵等，用于控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的各種設(shè)備或機械。2.1.2智能控制系統(tǒng)的組成電磁鐵閥門電動機傳感器：用于感知環(huán)境中的各種物理量或信號，如溫度、濕度、壓力等。傳感器將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號，以便系統(tǒng)能夠理解和處理。2.1.2智能控制系統(tǒng)的組成溫濕度傳感器壓力傳感器感知信號處理：負責(zé)對傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行處理和分析，以及根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則和算法做出決策。數(shù)據(jù)處理和決策系統(tǒng)可以是嵌入式系統(tǒng)、云計算平臺等。2.1.2智能控制系統(tǒng)的組成溫濕度傳感器壓力傳感器規(guī)劃與控制：負責(zé)接收傳感器的信號，并根據(jù)預(yù)設(shè)的控制算法進行計算和決策。控制器可以是硬件設(shè)備，如微控制器、PLC等，也可以是軟件程序，如PID控制器、模糊控制器等。2.1.2智能控制系統(tǒng)的組成溫濕度傳感器壓力傳感器認知：提供與智能控制系統(tǒng)進行交互的界面，使操作人員能夠監(jiān)視和控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)。人機界面可以是觸摸屏、鍵盤、顯示器等，也可以是通過網(wǎng)絡(luò)遠程訪問的方式。2.1.2智能控制系統(tǒng)的組成顯示器