智能控制模糊控制及演算法的論文

① 模糊控制理論_模糊控制理論的探索與研究

模糊控制模仿人的決策能力和推理功能，是又一類智能控制的形式。本文研究模糊控制理論及其實現。模糊控制的基本思想就是利用計算機來實現人的控制經驗，而人的控制經驗一般是由語言來表達的，這些語言表達的控制規則又帶有相當的模糊性。因此要了解被控對象數學模型的結構、階次、參數等，然後在此基礎上合理選擇控制策略。
模糊邏輯控制（Fuzzy Logical Control）簡稱模糊控制（Fuzzy Control），是以模糊集合論、模糊語言變數和模糊邏輯推理為基礎的一種計算機數字控制技術。在傳統的控制領域里，控制系統動態模式的精確與否是影響控制優劣的關鍵所在，系統動態的信息越詳細，則越能達到精確控制的目的。然而，對於復雜的系統，由於變數太多，往往難以正確描述系統的動態，於是工程師便利用各種方法來簡化系統動態，以達成控制的目的，但卻不理想。換言之，傳統的控制理論對於明確系統有強而有力的控制能力，但對於過於復雜或難以精確描述的系統，則顯得無能為力。因此嘗試以模糊數學來處理這些控制問題。
如人工控制反應釜的釜內溫度經驗可以表達為：若釜內溫度過高，則開大冷水閥；若溫度和要求的溫度相差不太大，則把水閥關小；若溫度快接近要求的溫度，則把閥門關得很小。這些經驗規則中，「較小」「不太大」「接近」「開大」「關小」「關得很小」等表示溫度狀態和控制閥門動作的概念都帶有模糊性。這些規則的形式正是模糊條件語句的形式，可以用模糊數學的方法來描述過程變數和控製作用的這些模糊概念及它們之間的關系，又可以根據這種模糊關系及某時刻過程變數的檢測值（需化成模糊語言值）用模糊邏輯推理的方法得出此刻的控制量。這正是模糊控制的基本思路。
模糊控制理論發展至今，模糊邏輯推理的方法大致可分為3種，第一種依據模糊關系的合成法則；第二種依據模糊邏輯的推論法簡化而成；第三種和第一種相類似，只是其後件部分改由一般的線性式組成。
由於模糊控制器的模型不是由數學公式表達的數學模型，而是由一組模糊條件語句構成的語言形式，因此從這個角度上講，模糊控制器又稱模糊語言控制器。模糊控制器的模型是由帶有模糊性的有關控制人員和專家的控制經驗與知識組成的知識模型，是基於知識的控制，因此，模糊控制屬於智能控制的范疇。
可以說，模糊控制是以人的控制經驗作為控制的知識模型，以模糊集合、模糊語言變數以及模糊邏輯推理作為控制演算法的數學工具，用計算機來實現的一種智能控制。

1 模糊控制系統的組成

模糊控制系統的基本原理圖如圖1所示。其中的核心部分為模糊控制器，由於模糊控制器的控制規則是根據操作人員的控制經驗取得的，所以它的作用就是模仿人工控制。模糊控制器的控制規律由計算機的程序實現。其功能的實現是要先把計算機觀測控制過程得到的精確量轉化為模糊輸入信息，按照總結人的控制經驗及策略取得的語言控制規則進行模糊推理和模糊決策，再經去模糊化處理得到輸出控制的精確量，求得輸出控制量的模糊集作用於清逗神被控對象。因此，控制器的結構通常是由它的輸入和輸出變數的模糊化、模糊推理演算法、模糊合成和模糊答虧判決等部分組成。

2 模糊控制器的設計原理

模糊控制器結構如圖2所示。模糊控制器主要由模糊化、模糊推理和模糊決策（反模糊化）3部分組成。模糊控制器的輸入是實際量，經模糊化後轉換成模糊輸入。根據輸入條件滿足的程度和控制規則進行模指運糊推理得到模糊輸出。該模糊輸出經過模糊判決（反模糊化）轉化成非模糊量用於過程的控制。

模糊控制器3部分的共同基礎是知識庫，它包含模糊化所用的隸屬函數、模糊推理的控制規則及反模糊化所用的公式。和常規控制方法比較，模糊控制有其明顯的優越性。由於模糊控制實質上是用計算機去執行操作人員的控制策略，因而可以避開復雜的數學模型。對於非線性、時變的大滯後及帶有隨機干擾的系統，由於數學模 型難以建立，因而常規控制方法也就失效；而對這樣的系統，設計一個模糊控制器卻沒有多大困難。


3 小結

模糊控制的精度受到量化等級的制約。另外，對於普通的模糊控制而言，它類似於比例微分的控制方式，還有一個非零的穩態誤差，屬於有差調節。如果將PID控制技術和它結合起來，取長補短，發揮兩者的優勢，就能取得更好的控制效果。

② 智能控制技術應用意義以及在機電一體化系統中的應用方法論文

智能控制技術應用意義以及在機電一體化系統中的應用方法論文

在平時的學習、工作中，大家都嘗試過寫論文吧，藉助論文可以有效提高我們的寫作水平。相信許多人會覺得論文很難寫吧，下面是我為大家整理的智能控制技術應用意義以及在機電一體化系統中的應用方法論文，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。

摘要：

傳統且簡單的機電設備運行動作的設計及執行過程並不需要智能控制技術的參與，但如果控制系統面對的對象無法應用具體的數學模型進行刻畫，並且執行的動作也具有非線性特點，則此時的機電一體化控制系統需要完成的任務或者需要計算的數據將會激增，簡單重復的動作無法滿足設備運行要求。智能控制技術面向具有非確定性數學模型的機電一體化系統，在現代化的產品生產中越發重要，對產品生產效率以及生產質量的影響也比較關鍵。基於此，本文針對智能控制技術應用意義以及在機電一體化系統中的具體應用方法進行了進一步地分析。

關鍵詞:

智能控制;機電一體化;系統設計;程序運行;技術聯動;

引言：

機電一體化系統在實際的運行中需要機械傳動系統以及電氣系統的支持，並且內部的程序控制單元需要根據機械繫統以及電氣系統的實際運行內容進行程序層面的優化處理，促使機電一體化系統的運行過程可具備一定的自動化特性。這種自動化特性不僅表現在動作執行方式的自動化選擇方面，也在於機電一體化系統可根據產品的特點或者生產環境的實際情況，對各項生產參數進行智能化的選擇，並且具有較高的容錯能力，進而可得到較好的產品加工質量。從智能控制系統的發展角度分析，現階段，智能控制系統在機電一體化系統中的應用具有模型化的特點，雖然處理的問題可能無法用數學模型進行量化，但由於產品的加工過程和具體的加工環節相對固定，最終的加工目標也有一致性，促使智能控制技術可在模糊性演算法的引導下，實現固定的、可重復的生產動作。

1、智能控制技術在機電一體化系統中應用的重要意義分析

1.1可為機電一體化系統的.優化升級提供技術支持

機電一體化系統的出現時間相對較早，工程技術中的機電一體化系統的使用過程在早期依舊需要大量的人工參與，雖然技術人員的技術能力相對較高，可確保系統在運行階段不會出現明顯的問題，但由於系統運行對人力祥野資源有一定的依賴性，促使人力資源成為了制約系統發展的關鍵因素，也導致機電一體化系統在現代化的工業生產中表現出了一定的滯後性。在智能控制技術的參與下，工作人員可在系統控製程序層面對機電一體化系統的底層邏輯進行優化，使用模糊運算邏輯、遺傳演算法以及神經演算法等算好大法強化系統程序的功能，並可極大地提升系統的數據處理能力，這就為機電一體化系統的升級提供了有效的技術條件。在信息技術高度發展的時代，高速的網路傳輸技術以及計算機技術也為智能化技術與機電一體化系統的深度融合提供了契機，促使智能化控制技術可在工程技術領域出現適應性的改變，也成為了可徹底改變工業生產方式的基礎技術，為機電一體化系統的未來發展提供了有力支持。

1.2可為降低人力資源的消耗水平提供有效途徑

在現代化的工業生產過程中，單純勞動工作人員的應用比例有所縮減，這一方面與工業設計對人才的需求增加相關，另一方面也在於智能控制技術的廣泛應用。在智能控制技術的應用過程中，工業生產單位可根據產品生產的一般要求，將智能控制技術與機電一體化系統結合起來，將系統的控制環節交付於智能化的運行系統，這樣即可減少此層級的人力資源的應用水平。在此基礎上，工業生產單位在創新產品以及優化產品生產線時，也可將智能化控制技術應用到生產線運行的全流程中，進而可有效提高產品的生產效率，並將產品的生產安全與系統的運行過程結合起來，使用智能控制技術進行聯合控制，促使機電一體化系統的應用過程更具系統性。另外，在使用了智能控制技術之後，雖然對相關技術部門的要求提高了，但也減少了大部分工作人員的勞動量，這樣即可將此部分勞動成本轉移至企業產品的研發過程中，不僅可減少企業實際的運營成本，也更有利於工業生產企業的創新發展，對整個工業生產市場也有較好的刺激作用。

2、智能控制技術在機電一體化系統中的具體應用方法分析

2.1PID控制器的局部智能控制應用分析

智能控制技術的應用范圍具有差異性，一般可分謹襪喊為局部控制與全局控制，其中，局部控制往往針對工業生產的某一工藝環節，在機電一體化系統的支持下，主要應用的控制單元為PID控制器。在實際的加工生產過程中，局部智能控制具有更高的靈活性，工作人員在應用PID控制器時，首先，工作人員應明確PID控制器的控制對象，包括控制對象的參數特點以及加工要求等；其次，在此基礎上，工作人員需要明確控制器的控製作用對機電一體化系統的實際影響以及相應的系統應用條件，換言之，智能PID控制器在實際的加工生產中能否發揮作用與機電一體化系統本身的運行性能和結構基礎相關，為此，在決定使用局部智能控制技術之前，工作人員應做好機電一體化系統的准備工作，包括系統級別的結構調整等；再者，由於PID控制過程需要接受明確的激勵信號，無論是被控制對象還是期間的比例關系，均需要結合具體的控制系統進行確定，為此，工作人員在應用智能PID控制技術時，應以產品的生產要求為基準，將機電一體化的系統優化工作與局部智能控制工作結合起來，突出技術應用的聯動效應，提高局部智能控制技術的應用實效性。

2.2強化反饋機制在全過程智能控制中的作用

反饋機制會直接影響智能控制技術的實際應用質量，並且由於機電一體化系統本身的功能特性，促使反饋機制也能在一定程度上確保系統運行的安全性，可為技術應用范圍的擴展和深化提供有效支持。在應用全過程類型的智能化控制技術時，工作人員應在機電一體化系統中加入有效的反饋機制，這種反饋機制需要具備智能化的分析特性，包括可根據機電一體化系統的實際運行狀態進行參數修正以及可在接收系統反饋信號後對機械傳動單元的運行動作進行調整等。為此，首先，工作人員應使用合理的參數演算法，一般而言，模糊數學或者神經網路演算法較為常見，但此種演算法對系統計算能力的要求相對較高，也具有比較明顯的動態特性。此間，工作人員一定要注意選擇參數合適的感測器，提高感測的反饋效果，為演算法運行中數學模型的建立及時提供數據支持；其次，為了確保全過程智能化控制技術在機電一體化系統中發揮有效作用，工作人員應在使用此類智能控制技術之前對產品生產的工藝、生產過程中的故障進行合理的分析和調整，避免機電一體化系統的運行過程與智能化技術的應用目的之間出現沖突，影響智能化控制技術的預測性能和反饋效果。

2.3故障診斷與電力系統的控制相結合

在機電一體化系統的運行過程中，電力系統如果出現問題，將會直接影響系統的整體運行效能，增加產品的生產成本和生產進度。現階段，智能化控制技術已經可針對機電一體化系統中的電力系統進行針對性的故障分析和診斷，並且可依據系統中電力機組的運行要求，對電力系統的運行參數進行適當的自動化調整，以適應不同產品的生產加工需求。在應用智能化的故障診斷技術時，首先，工作人員需要明確電力系統中發電機組、變壓器組以及電動機組的運行要求，如果機電一體化系統中並未涉及此類電力機組，則工作人員需要根據機電一體化系統中電力系統的實際運行要求，選擇重點電力控制單元，部署故障診斷機制，促使智能化的故障診斷技術可與系統進行有效融合；其次，工作人員在應用智能化的故障診斷技術時，也應有成本控制意識，不能為了提高系統運行效率或者故障診斷效率盲目提高系統運行參數，以免超出故障診斷的范圍，降低智能化故障診斷技術的應用有效性。

3、結語

總之，在應用智能化控制技術時，工作人員一定要明確機電一體化系統的實際運行要求，並且要考慮產品生產的效率和進度要求。一般而言，智能化控制技術的初期應用成本相對較高，但從長期的技術應用角度分析，在應用了智能化的控制技術之後，產品生產的效率和安全性均與所提升，也減少了產品生產中華人力資源的使用水平，從而可有效降低產品的生產成本，為機電一體化系統運行效能的提升以及相應的產品研發升級提供了有力支持。

參考文獻

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③ 人工智慧結課論文

“人工智慧”是大學本科自動化專業所開設的一門專業選修課，為了能夠調動自動化專業的學生對本課程學習的積極性，對《人工智慧》這門專業選修課程的 教學 方法 進行了探索和 總結 。以下是我整理分享的關於人工智慧結課論文的相關 文章 ，歡迎閱讀!

對《人工智慧》專業選修課教學的幾點體會

摘要：“人工智慧”是大學本科自動化專業所開設的一門專業選修課，為了能夠調動自動化專業的學生對本課程學習的積極性，提高《人工智慧》專業選修課的教學效果，我們結合近幾年的實際教學 經驗 ，從優選教材、考核方式、教學內容調整、教學手段的改進和實踐教學等方面對《人工智慧》這門專業選修課程的教學方法進行了探索和總結。

關鍵詞：人工智慧 優選教材 考核方式內容 手段 實踐

人工智慧(Aritificial Intelligence，英文縮寫為AI)是一門綜合了應用數學、自動控制、模式識別、系統工程、計算機科學和心理學等多種學科交叉融合而發展起來的的一門新型學科，是21世紀三大尖端技術(基因工程、納米科學、人工智慧)之一。它是研究智能機器所執行的通常與人類智能有關的職能行為，如推理、證明、感知、規劃和問題求解等思維活動，來解決人類處理的復雜問題。人工智慧緊跟世界社會進步和科技發展的步伐，與時俱進，有關人工智慧的許多研究成果已經廣泛應用到國防建設、工業生產、國民生活中的各個領域。在信息網路和知識經濟時代，人工智慧現已成為一個廣受重視且有著廣闊應用潛能的前沿學科，必將為推動科學技術的進步和產業的發展發揮更大的作用。因此在我國的大中專院校中開展人工智慧這門課的教學與科研工作顯得十分緊迫。迄今為止，全國絕大多數工科院校中的自動控制、計算機/軟體工程、電氣工程、機械工程、應用數學等相關專業都開設了人工智慧這門課程。南京郵電大學自動化學院自2005年成立至今，一直將“人工智慧”列為自動化專業本科生的選修課程，到目前為止已經有八年的歷史了。由於南京郵電大學是一所以郵電、通信、電子、計算機、自動化為特色的工科院校，因此，學校所開設的許多專業都迫切需要用人工智慧理論和方法解決科研中的實際問題。在問題需求的推動下，南郵人經過多年的努力工作，在人工智慧科研方面取得了豐碩的成果，如物聯網學院所開發的現代智能物流系統、自動化學院所開發的城市交通流量控制與決策系統，為本課程的開設提供了典型的教學案例。我們結合近幾年的實際教學經驗，從優選教材、考核方式、教學內容調整、教學手段的改進和實踐教學等方面對人工智慧課程教學方法進行了總結歸納。

一、優選教材

目前，國內有關人工智慧課程的中英版教材種類非常多，遵循實用、簡單、夠用的原則，再經過授課老師和學生們的共同調研，我們選用由中南大學蔡自興教授主編的《人工智慧及其應用》第三版作為南郵本課程的授課教材。本書覆蓋的人工智慧知識體系比較全面，包含知識表示、搜索推理、模糊計算、專家系統等。本書主要針對計算機、自動化、電氣工程等本科專業的學生所編寫，內容基礎，難度適中。蔡教授所編寫的這本教材全面地介紹了人工智慧的研究內容與應用領域，做到了內容新穎、簡單易懂、兼顧基礎和應用，受到了全國廣大師生們的一致好評，多年的教學實踐證明我們所選擇的教材是恰當的、正確的。

二、考核方式

在全國大部分高等院校，“人工智慧”這門課大都選擇開卷考試的方式來進行考核。為了強化學生對人工智慧這門課基礎知識的掌握，南京郵電大學自動化學院選用閉卷考試的方式來進行考核。為了打消部分學生想在期末閉卷考試中通過作弊手段來完成人工智慧這門課考核的僥幸心理，我們加強了對學生平時考勤成績、課下作業成績和實驗成績的考核，從而杜絕了“一紙定成績”的現象。我們對人工智慧這門課的最後期末成績是按如下權重來劃分的：平時考勤成績佔10%、課下作業成績佔10%、實驗成績佔20%、最後的期末考試卷面成績只佔60%。為了克服國家現行 教育 體制的弊端，避免學生“機械式”地的應對教學和考試，我們對考試題型進行了調整，不再是以往的填空、選擇、簡答等題型，而是改為以解決實際問題為導向的應用題型為主，這樣學生只需要在理解授課內容的基礎上利用自己的思維來解題就可以了，這也體現了國家目前正在提倡的應用型教學導向。

三、教學內容調整

對於本科生而言，人工智慧這門課程所需要講授的內容實在太多，由於課時所限，我們必須精簡教學內容，讓學生在掌握基礎知識的同時，也能夠了解它的具體應用。因此，我們將人工智慧這門課程的教學內容分為兩個部分：第一部分是基本理論和方法，包括人工智慧的概述、知識表示方法、確定性推理方法等;第二部分為人工智慧研究成果的具體應用，包括神經元網路計算、模糊智能計算、專家知識庫系統、機器語言學習等。通過對教材內容的合理調整和安排，使得授課計劃能夠比較全面地覆蓋了人工智慧這門課程的基本知識點，從而滿足了學生們的求知需求。

四、教學手段的改進

(一) 激發學生的學習興趣

經過長時間的教學我們發現，在選修“人工智慧”這門課程時，每個學生的心中所想各有不同，這些學生在剛開始學習時興趣還比較強烈，但隨著教學內容變得越來越抽象，學生逐漸對這本課的學習失去了信心，甚至上課時間不去聽課，使授課教師對教學也漸漸失去了信心，導致惡性循環，嚴重影響了教學質量。針對這種現象，我們認為，在開課前充分激發學生的學習興趣是很有必要的。我們要結合學校的實驗條件，開課前給學生演示“機器人醫療服務”實驗，通過該實驗的演示，讓學生們看到機器人能夠給病人提供多項人性化的服務，理解人工智慧技術在開發醫療服務機器人多項關鍵技術中的應用，讓學生在開課前能夠對本課程的學習產生極大的興趣，實踐證明這種方法是有效的。

(二) 藉助多媒體教學

多媒體教學是現代教學過程中一種非常重要的形式，它往往根據教學目的和學生們的特點，通過合理的設計、選擇教材內容，應用公式、圖形、文字、視頻等多種媒體信息進行有機組合並通過電腦和投影機顯示出來，與傳統教學手段相結合，形成合理的教學過程結構，達到最優化的教學效果。人工智慧這門課具有針對性強、內容抽象、公式繁瑣等特點，學生學習起來比較困難，為了讓學生生動、形象地學習該課程，我們在教學過程中充分利用了多媒體技術來組織教學。例如在課堂教學過程中播放南郵自動化學院梁志偉博士帶領學生所開發的“智能 足球 機器人”比賽片段;讓學生在線觀看北京大學工學院謝廣明博士帶領學生所開發的“自主視覺機器魚”錄像片段等。在講解某些重要的求解演算法時，藉助Matlab軟體和投影機，直接展現該演算法的求解過程，從而改善了課程教學的形式，提高了教學質量。 (三)提倡課堂 辯論

我們在教學過程中打破了傳統的“老師講課學生聽課”的教學模式，多次組織課堂辯論，辯論的主題包括人工智慧研究過程中出現的技術困惑、人工智慧研究成果轉化中的市場前景等。如組織了“電腦PK人腦”“電腦是否讓電視消失”“電腦的未來發展方向在哪裡”等一系列 辯論會 。經過激烈的辯論，無論正方還是反方都感覺自己收獲很大，增長了知識，開闊了眼界。在教學過程中通過將學生由“被動聽課”角色變換為“主動參與”角色，大大地調動了學生的學習積極性，從而提高了課堂教學質量。

五、實踐教學

實踐教學是課堂教學不可缺少的重要組成部分，通過讓學生親自動手實驗來對理論知識進行檢驗和應用是目前國內外各個大學提高學生綜合素質、增強學生市場競爭力的重要手段。人工智慧實驗教學的目的是讓學生通過親自動手體會授課中的各種智能控制演算法，從而使學生能夠更加形象地掌握課本知識。人工智慧教學計劃安排了4學時實驗課，設置了“傳教士和野人過河”“機器人路徑規劃”這兩個人工智慧問題，要求學生獨立完成這2個實驗題目的編程，並書寫實驗 報告 。通過實驗，學生動手實踐了課堂上所掌握的理論知識，加深了對智能演算法的理解。

人工智慧是一門實用性較強的課程，我們總結了近幾年來的教學經驗，從優選教材、考核方式、教學內容調整、教學手段的改進和實踐教學五個方面對人工智慧課程教學進行了總結。從學生的反饋來看，我們所總結的教學經驗對於指導新教師講授“人工智慧”這門課程具有積極的作用，需要指出的是，我們仍有很多不足之處，需要在以後的教學過程中不斷努力完善，提高自己的教學能力，爭取更好的教學效果。

參考文獻

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本研究得到了江蘇省2011年度研究生雙語授課教學試點項目—“模式識別與智能系統”項目經費的資助。

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