最經(jīng)濟智能控制系統(tǒng)研究及其應用

前言

智能控制系統(tǒng)是具有擬人智能特性并采用人工智能與控制理論相結合的智能控制方法和技術來設計與實現(xiàn)的控制系統(tǒng)。智能控制是人工智能和自動控制相結合的產(chǎn)物，是控制技術向智能化發(fā)展的成果。智能控制不僅能自動地處理數(shù)據(jù)信息和知識信息，而且具有一定的推理決策能力，能夠進行過程的故障診斷、隔離和控制的重組，從而在技術和功能上與已有的經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制相比有了較大的擴展，為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的高質(zhì)量、高可靠、高效益、高節(jié)能的目標提供了可能性。最經(jīng)濟控制基于現(xiàn)代控制理論，在給定的控制技術性能要求下，從技術上可行的各種設計中，挑選出設備投資最少、系統(tǒng)運行費用最低的方案。最經(jīng)濟控制實際上是以系統(tǒng)的技術性能為約束條件、以系統(tǒng)的經(jīng)濟投入最少為目標函數(shù)的最優(yōu)控制問題。該項研究建立了控制理論與工程實踐之間的聯(lián)系，它將系統(tǒng)能控性和能觀性的研究成果應用于具體的工程技術實踐中。但是，其研究的前提是必須建立控制對象的數(shù)學模型。然而在實際控制工程中，許多系統(tǒng)很難建立既準確又不至于過分復雜的數(shù)學模型。因為這些系統(tǒng)是時變的、高度非線性的、不確定的、復雜的，有的控制還是定性的。

內(nèi)容概要

本書在最經(jīng)濟控制、低成本自動化和智能控制已有成果的基礎上，提出和研究開發(fā)了最經(jīng)濟智能控制系統(tǒng)的概念、設計方法和實現(xiàn)技術。最經(jīng)濟智能控制研究發(fā)展了最經(jīng)濟控制理論及其應用，將面向常規(guī)控制系統(tǒng)的最經(jīng)濟控制推廣到基于計算機網(wǎng)絡的智能控制系統(tǒng)中，同時在智能控制系統(tǒng)的設計中引入最經(jīng)濟控制的思想，實現(xiàn)最經(jīng)濟控制與智能控制的結合，為智能控制的研究和應用進行新的探索，為低成本自動化系統(tǒng)設計提供新的理論方法。    本書可作為從事大型控制、管理與信息系統(tǒng)研究開發(fā)與工程設計人員的參考用書，也可供從事智能控制與智能系統(tǒng)研究、設計和應用工作的科技工作者參考。

書籍目錄

《智能科學技術著作叢書》序前言第1章  緒論  1.1  引言  1.2  主要研究內(nèi)容  1.3  本書的結構第2章  最經(jīng)濟控制理論與低成本自動化  2.1  最經(jīng)濟控制問題的提出    2.1.1  一般提法    2.1.2  最經(jīng)濟結構綜合  2.2  最經(jīng)濟結構綜合方法    2.2.1  可控分型法和可觀分型法    2.2.2  利用系統(tǒng)的極點及某些矩陣的秩求解    2.2.3  利用Jordan標準形的滿秩相似變換陣尋找綜合解的代數(shù)方法    2.2.4  有向圖解算法    2.2.5  用結構經(jīng)濟控制求最經(jīng)濟控制陣    2.2.6  最經(jīng)濟結構綜合解的適定性  2.3  分散控制系統(tǒng)的最經(jīng)濟控制  2.4  閉環(huán)控制系統(tǒng)的最經(jīng)濟控制    2.4.1  靜態(tài)的狀態(tài)反饋和輸出反饋的最經(jīng)濟結構綜合    2.4.2  鎮(zhèn)定系統(tǒng)和配置系統(tǒng)極點的經(jīng)濟信息結構綜合  2.5  廣義系統(tǒng)的最經(jīng)濟控制結構綜合    2.5.1  最經(jīng)濟控制陣B*和最經(jīng)濟觀測陣C*的存在性    2.5.2  B*1的結構與性質(zhì)    2.5.3  B*1的結構與性質(zhì)    2.5.4  最經(jīng)濟控制陣B*的結構與性質(zhì)  2.6  最經(jīng)濟結構綜合的應用研究    2.6.1  不需要改進生產(chǎn)設備的綜合    2.6.2  指定最經(jīng)濟結構的綜合  2.7  最經(jīng)濟控制問題在管理系統(tǒng)中的拓展    2.7.1  定義的拓展    2.7.2  對象與模型的拓展    2.7.3  求解思路與方法的拓展  2.8  低成本自動化    2.8.1  低成本自動化概述    2.8.2  低成本自動化內(nèi)容    2.8.3  低成本自動化實現(xiàn)  參考文獻第3章  智能控制研究與應用  3.1  智能控制的發(fā)展  3.2  智能控制系統(tǒng)研究    3.2.1  智能控制系統(tǒng)的研究對象    3.2.2  智能控制系統(tǒng)的定義    3.2.3  智能控制系統(tǒng)的特點    3.2.4  智能控制系統(tǒng)研究的數(shù)學工具  3.3  智能控制的類型    3.3.1  學習控制系統(tǒng)    3.3.2  分級遞階智能控制系統(tǒng)    3.3.3  專家控制系統(tǒng)    3.3.4  神經(jīng)控制    3.3.5  模糊控制    3.3.6  基于多Agent的智能控制    3.3.7  組合智能控制  3.4  智能控制的模型研究    3.4.1  廣義模型    3.4.2  八元組結構模型    3.4.3  特征模型  3.5  智能控制系統(tǒng)的性能研究  3.6  智能控制待研究的問題  3.7  粗糙集理論在控制系統(tǒng)中的應用    3.7.1  粗糙集理論的相關基本概念    3.7.2  基于粗糙集理論的吊車擺控制系統(tǒng)設計    3.7.3  基于粗糙集規(guī)則編碼的神經(jīng)網(wǎng)絡控制器設計    3.7.4  粗糙控制器的幾種實現(xiàn)形式  3.8  基于遺傳算法的PID控制器設計    3.8.1  引入模擬退火機制的遺傳算法    3.8.2  基于遺傳算法的PID控制器設計  參考文獻第4章  最經(jīng)濟智能控制系統(tǒng)的結構方案  4.1  控制系統(tǒng)的發(fā)展  4.2  集散控制系統(tǒng)    4.2.1  DCS概述    4.2.2  DCS組成    4.2.3  DCS實例    4.2.4  DCS的技術特點與優(yōu)點  4.3  現(xiàn)場總線技術    4.3.1  現(xiàn)場總線技術概述    4.3.2  FCS組成    4.3.3  FCS實例    4.3.4  現(xiàn)場總線的技術特點與優(yōu)點  4.4  基于網(wǎng)絡的控制系統(tǒng)    4.4.1  NCS概述    4.4.2  NCS的研究內(nèi)容  4.5  基于現(xiàn)場總線技術的MEICS  參考文獻第5章  最經(jīng)濟智能控制系統(tǒng)的經(jīng)濟性分析  5.1  MEICS的經(jīng)濟目標函數(shù)構成  5.2  MEICS的硬件投入分析  5.3  MEICS的開發(fā)和維護費用分析  5.4  MEICS的經(jīng)濟效益分析  參考文獻第6章  最經(jīng)濟智能控制系統(tǒng)的優(yōu)化方法——廣義自適應遺傳算法  6.1  進化的基本理論    6.1.1  達爾文生物進化論    6.1.2  孟德爾自然遺傳學說    6.1.3  遺傳算法的生物學基礎    6.1.4  遺傳算法的特點    6.1.5  遺傳算法的應用  6.2  遺傳算法研究    6.2.1  常規(guī)優(yōu)化方法與遺傳算法的比較    6.2.2  遺傳算法的基本原理    6.2.3  遺傳算法的實現(xiàn)    6.2.4  遺傳算法的改進    6.2.5  免疫遺傳算法    6.2.6  量子遺傳算法  6.3  廣義自適應遺傳算法    6.3.1  初始種群的產(chǎn)生    6.3.2  適應度函數(shù)廠    6.3.3  復制算子    6.3.4  “高品質(zhì)”移民    6.3.5  自適應交換算子    6.3.6  自適應變異算子    6.3.7  停止條件  6.4  廣義自適應遺傳算法的仿真檢驗    6.4.1  實際問題    6.4.2  算法實現(xiàn)    6.4.3  結果分析    6.4.4  結論  參考文獻第7章  最經(jīng)濟智能控制系統(tǒng)的信息結構能通性分析與優(yōu)化研究  7.1  MEICS的信息結構模型    7.1.1  信息結構能通性的概念    7.1.2  MEICS的信息結構模型    7.1.3  信息結構陣的邏輯運算  7.2  MEICS的信息結構能通性分析    7.2.1  MEICS信息結構陣的分解    7.2.2  MEICS信息結構能通性判據(jù)    7.2.3  MEICS信息結構能通性分析  7.3  MEICS的信息結構可靠性與經(jīng)濟性分析    7.3.1  信息通道結構可靠性指標    7.3.2  MEICS信息通道結構可靠性分析    7.3.3  MEICS信息通道結構經(jīng)濟性分析  7.4  MEICS信息結構的優(yōu)化研究    7.4.1  GSAGA編碼的確定    7.4.2  適應度函數(shù)選擇    7.4.3  約束條件及其處理  參考文獻第8章  最經(jīng)濟智能控制系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化  8.1  MEICS參數(shù)的優(yōu)化目標函數(shù)    8.1.1  控制系統(tǒng)描述    8.1.2  優(yōu)化目標函數(shù)J的選擇    8.1.3  優(yōu)化目標函數(shù)J的計算  8.2  MEICS控制參數(shù)優(yōu)化的實現(xiàn)    8.2.1  PID控制器參數(shù)范圍的選擇    8.2.2  廣義自適應遺傳算法參數(shù)的選擇    8.2.3  優(yōu)化結果分析  參考文獻第9章  MR-100/150M3混凝土攪拌設備最經(jīng)濟智能控制系統(tǒng)  9.1  系統(tǒng)控制對象概述    9.1.1  部件簡介    9.1.2  工藝流程過程概述  9.2  MEICS設計    9.2.1  控制系統(tǒng)硬件設計    9.2.2  控制系統(tǒng)軟件設計    9.2.3  控制系統(tǒng)控制參數(shù)的設計  9.3  MR-100/150M3混凝土攪拌設備MEICS的信息通道結構分析    9.3.1  系統(tǒng)信息通道結構模型    9.3.2  系統(tǒng)信息通道結構可靠性分析  9.4  MR-100/150M3混凝土攪拌設備MEICS的經(jīng)濟性分析    9.4.1  設備投資    9.4.2  開發(fā)周期與系統(tǒng)性能    9.4.3  經(jīng)濟效益第10章  展望

章節(jié)摘錄

插圖：第1章緒論1.1引言目前我國已經(jīng)建立了比較完整、布局基本合理的工業(yè)體系。但隨著工業(yè)技術的發(fā)展，許多工業(yè)發(fā)達國家在技術水平和生產(chǎn)水平上都遠遠超過了我國。伴隨著我國經(jīng)濟體制改革的深化和對外開放政策的實施，我國部分企業(yè)采用全部或部分引進的方式從國外進口了許多先進的技術設備，從而大大地縮短了與發(fā)達國家的差距。同時，國內(nèi)現(xiàn)代化建設的發(fā)展也極大地推動和促進了我國工業(yè)技術和裝備的發(fā)展。然而，在總體水平上我國的工業(yè)同發(fā)達國家之間仍然存在著很大的差距，特別是在生產(chǎn)過程自動化方面尤為突出。智能控制系統(tǒng)是具有擬人智能特性，并采用人工智能與控制理論相結合的智能控制方法和技術來設計與實現(xiàn)的控制系統(tǒng)。智能控制是人工智能和自動控制相結合的產(chǎn)物，是控制技術向智能化發(fā)展的成果，其發(fā)展方向和目標應當是模擬、延伸、擴展人的智能控制特性和功能。它是在常規(guī)控制理論和技術基礎上的進一步發(fā)展與提高，其目的是在非結構化、不確定性，以及與控制對象有強相互作用的復雜環(huán)境中實現(xiàn)過程任務的閉環(huán)自動控制。智能控制不僅考慮被控對象在量方面的描述，而且注重尋求對它們在概念、因果關系、功能等方面的質(zhì)的描述；不僅能自動地處理數(shù)據(jù)信息，而且能自動地處理知識信息；還具有一定的推理決策能力，能夠進行過程的故障診斷、隔離和控制的重組，從而在技術和功能上跟已有的經(jīng)典控制現(xiàn)代控制相比有了較大的擴展，為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的高質(zhì)量、高可靠、高效益、高節(jié)能的目標提供了可能。

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《最經(jīng)濟智能控制系統(tǒng)研究及其應用》特點：最經(jīng)濟智能控制系統(tǒng)是在最經(jīng)濟控制、低成本自動化和智能控制已有成果的基礎上提出來的，強調(diào)以系統(tǒng)的技術性能指標為約束條件、以系統(tǒng)的經(jīng)濟性為設計目標的控制系統(tǒng)設計思想?！蹲罱?jīng)濟智能控制系統(tǒng)研究及其應用》理論聯(lián)系實際，以技術及其應用為主線，詳細闡述了最經(jīng)濟智能控制系統(tǒng)的設計方法，理論淺顯易懂，技術易于實現(xiàn)，應用效果顯著。

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