《智能控制技术》课件-2.1智能控制系统概述

项目2智能控制系统服务教育成就未来章节目录12智能控制系统概述智能制造设备控制系统目录3控制基本单元4工业视觉5过程控制6智能控制系统视觉应用智能控制的研究最初是以机器人控制为背景，但近年来，随着研究的深入，智能控制的应用领域已经扩展到复杂工业过程控制、智能电网、智能交通、智慧城市等领域。这是由于人工智能技术、计算机网络技术和云计算等技术的发展，为智能控制理论的应用提供了更广阔的空间。因此，智能控制的研究和应用前景非常广阔，将在各个领域发挥重要作用。项目引入能根据智能控制系统的特性，完成相机与PLC的通信。能根据智能控制系统的特性，完成相机与工业互联网工程应用平台的通信。学习目标熟悉智能控制系统的基本知识。熟悉智能控制系统的组成。了解智能制造设备控制系统。熟悉智能制造设备控制系统的控制方式。理解控制基本单元的组成与应用。了解工业视觉的原理与应用。掌握过程控制的装置。了解典型控制过程控制系统应用。职业能力目标树立科技兴国的责任使命感。培养综合运用知识分析问题的能力。提高专业性问题解决的能力。素质目标知识链接智能控制，又称智能化控制，是一种具备智能信息处理、智能信息反馈和智能控制决策能力的控制方式。它是控制理论发展的先进阶段，主要应用于解决传统方法难以解决的复杂系统的控制问题。智能控制研究的对象具有以下主要特点：数学模型具有不确定性、系统非线性程度高以及任务要求复杂难解。知识链接智能控制的思想在20世纪60年代开始出现。当时，人们积极研究学习控制，并成功应用于实践。出现了自学习和自适应的方法，用于解决控制系统中的随机特性和未知模型的问题。知识链接智能控制是一个新兴的领域，在1967年莱昂德斯等人首次提出并使用了“智能控制”这个术语后，1981年傅京孙进行了深入的研究和论述。智能控制是自动控制与人工智能相结合的交叉领域，旨在开发智能系统来实现更高效、自适应和灵活的控制。知识链接

1975年，英国马丹尼成功将模糊逻辑和模糊关系应用于工业控制系统，提出了能够处理模糊不确定性、模拟人类操作经验规则的模糊控制方法。模糊控制方法被广泛视为智能控制领域中非常活跃和发展较深的方法之一。知识链接近十几年来，随着智能控制方法和技术的不断进步，智能控制已经广泛应用于各种专业领域，包括工业过程控制系统、机器人系统、现代生产制造系统以及交通控制系统等，解决了各类复杂的被控对象的控制问题。2.1智能控制系统概述服务教育成就未来智能控制系统是一种新型的控制技术，近年来受到了广泛的关注和研究。它的特点是采用了智能化的算法和决策模型，能够实现自学习、自适应、自决策、自调节等功能。相较于传统的控制系统，智能控制系统在实时性、精度和鲁棒性方面具有很大的优势，因此应用范围也越来越广泛。2.1智能控制系统概述2.1.1智能控制系统基本知识2.1.2智能控制系统的组成2.1智能控制系统1、控制的定义：控制是指利用控制装置来操纵被控对象，使被控量按指定的规律变化。2.1.1智能控制系统基本知识2、控制过程的组成部分：被控对象、被控量、控制装置被控对象：工作的机器设备被控量：表征这些机器设备工作状态的物理参量控制装置：指产生控制信号的物理装置由相互关联的部件按一定的次序构成的结构，能够提供预期的输出被称为系统。2.1.1智能控制系统基本知识3、传统控制与智能控制的比较：传统控制：人直接利用控制装置来操纵被控对象智能控制：利用计算机和人工智能技术来实现自动化控制2.1.1智能控制系统基本知识2.1.1基本概念人控制和机器控制的区别4、三元论：智能控制、人工智能和运筹学理论紧密联系，即式中，IC是智能控制（IntelligentControl）；AI是人工智能（ArtificialIntelligence）；AC是自动控制（AutomaticControl）；OR是运筹学（OperationalResearch）2.1.1智能控制系统基本知识2.1.1智能控制系统基本知识基于三元论的智能控制系统人工智能（AI）是模拟人类思维的知识处理系统，具备记忆、学习、信息处理、形式语言和启发式推理等功能。2.1.1智能控制系统基本知识人工智能自动控制（AC）是对系统动力学特性的描述，它是一种动态反馈机制。2.1.1智能控制系统基本知识自动控制运筹学（OR）是一种采用定量优化方法的学科领域，例如线性规划、网络规划、调度、管理、优化决策和多目标优化方法等。2.1.1智能控制系统基本知识运筹学5、智能控制系统的基本知识包括控制理论、传感器和执行器、数据处理和算法、编程和软件开发、系统集成和优化等方面。2.1.1智能控制系统基本知识控制理论：智能控制系统基于控制理论，包括传统的PID控制、模糊控制、神经网络控制、遗传算法控制等。2.1.1智能控制系统基本知识传感器和执行器：智能控制系统需要通过传感器获取外部环境的信息，并通过执行器对环境进行控制。2.1.1智能控制系统基本知识传感器

执行器数据处理和算法：智能控制系统需要对传感器获取的数据进行处理和分析，以提取有用的信息。同时，需要选择合适的算法来实现控制策略，如模糊逻辑、神经网络、遗传算法等。2.1.1智能控制系统基本知识编程和软件开发：智能控制系统通常需要编写程序来实现控制算法和数据处理。2.1.1智能控制系统基本知识系统集成和优化：智能控制系统通常由多个组件组成，包括传感器、执行器、控制算法和数据处理等。2.1.1智能控制系统基本知识智能控制系统6、智能控制系统一般具有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型表示的混合控制过程。它适用于含有复杂性、不完全性、模糊性、不确定性和不存在已知算法的生产过程。智能控制系统具有自适应性、学习能力、模糊性处理、多目标优化、鲁棒性和高效性等特点。2.1.1智能控制系统基本知识自适应性：智能控制系统能够根据环境和系统的变化自动调整控制策略，以适应不同的工作条件和要求。学习能力：智能控制系统能够通过学习和经验积累改进自身的性能，从而提高控制效果。模糊性处理：智能控制系统能够处理模糊和不确定的信息，通过模糊逻辑和模糊推理来进行决策和控制。2.1.1智能控制系统基本知识多目标优化：智能控制系统能够同时考虑多个目标，并通过优化算法来实现最优的控制策略。鲁棒性：智能控制系统能够在面对系统参数变化、噪声干扰和故障等不确定性情况下保持稳定的控制性能。高效性：智能控制系统能够通过并行计算和优化算法等技术实现高效的控制和决策过程。2.1.1智能控制系统基本知识2.1.1智能控制系统基本知识2.1.2智能控制系统的组成2.1智能控制系统1、按照智能控制系统的定义，其典型的原理结构可由如下六部分组成。2.1.2智能控制系统的组成智能控制系统结构图执行器：根据控制系统的指令，执行相应的动作或操作。执行器可以是电动机、阀门、电磁铁等，用于控制和调节系统中的各种设备或机械。2.1.2智能控制系统的组成电磁铁阀门电动机传感器：用于感知环境中的各种物理量或信号，如温度、湿度、压力等。传感器将这些信息转化为电信号，以便系统能够理解和处理。2.1.2智能控制系统的组成温湿度传感器压力传感器感知信号处理：负责对传感器采集到的数据进行处理和分析，以及根据预设的规则和算法做出决策。数据处理和决策系统可以是嵌入式系统、云计算平台等。2.1.2智能控制系统的组成温湿度传感器压力传感器规划与控制：负责接收传感器的信号，并根据预设的控制算法进行计算和决策。控制器可以是硬件设备，如微控制器、PLC等，也可以是软件程序，如PID控制器、模糊控制器等。2.1.2智能控制系统的组成温湿度传感器压力传感器认知：提供与智能控制系统进行交互的界面，使操作人员能够监视和控制系统的运行状态。人机界面可以是触摸屏、键盘、显示器等，也可以是通过网络远程访问的方式。2.1.2智能控制系统的组成显示器