智能控制理論與技術(shù) 內(nèi)容簡介

**章智能控制綜述**節(jié)從傳統(tǒng)控制到智能控制一、自動控制的基本問題（一）自動控制的概念所謂控制，就是控制（調(diào)節(jié)）可支配的自由度（調(diào)節(jié)變量）使系統(tǒng)（對象或過程）達(dá)到可接受的運行狀態(tài)。自動控制是指在無人參與的情況下，利用控制裝置使被控對象按期望的規(guī)律自動運行或保持狀態(tài)不變。例如，利用離心球?qū)φ羝麢C速度的控制，浮球機構(gòu)對水箱水位的控制，對衛(wèi)星、飛船、空間站、航天飛機等航天器飛行軌道與姿態(tài)的精確控制等。從家用空調(diào)、冰箱的溫度控制，到工業(yè)過程控制，再到現(xiàn)代武器系統(tǒng)、運載工具及深空探測等都離不開自動控制。被控對象期望的運行規(guī)律通常稱為給定信號（輸入信號），一般分為三類：一是階躍信號，即給定一個常值信號，使被控對象的輸出保持某常值或某狀態(tài)不變；二是斜坡信號，使被控對象的輸出跟蹤給定的斜坡信號；三是任意變化的信號，如斜坡信號和階躍信號的任意組合，或正弦周期信號等。自動控制系統(tǒng)根據(jù)輸入為階躍信號、斜坡信號和任意信號三種基本形式，分別稱為自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（自動調(diào)整系統(tǒng)、恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)）、隨動系統(tǒng)（跟蹤系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)）和自動控制系統(tǒng)，統(tǒng)稱為自動控制系統(tǒng)。（二）自動控制的目的及要求人們期望通過自動控制不斷地減輕人的體力和腦力勞動強度，提高控制效率和控制精度，提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量；通過遠(yuǎn)離危險對象進(jìn)行遙控實現(xiàn)自動化。總之，通過自動控制可以實現(xiàn)自動化，實現(xiàn)機器逐步代替人的智力，走向智能自動化。人們總是期望在輸入信號的作用下，使被控對象能快速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確地按預(yù)定的規(guī)律運行或保持狀態(tài)不變。即使在有干擾和被控對象參數(shù)變化的不利情況下，控制作用仍能保持系統(tǒng)以允許的誤差按預(yù)定的規(guī)律運行。因此，可以把對自動控制的基本要求概括為快速性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，簡言之“快、穩(wěn)、準(zhǔn)”。（三）自動控制中的矛盾問題要想通過自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)對被控對象“快、穩(wěn)、準(zhǔn)”的控制，這三個指標(biāo)之間往往存在著矛盾。要快，就要加大控制作用，易導(dǎo)致系統(tǒng)超調(diào)而不易穩(wěn)定；要穩(wěn)，就要限制控制作用，這樣又會使控制過程變慢，也會降低穩(wěn)態(tài)精度；要準(zhǔn)，也要加大控制作用，但這樣會出現(xiàn)較大超調(diào)而使響應(yīng)時間變長。下面來分析一下控制過程中“快、穩(wěn)、準(zhǔn)”之間的矛盾問題。被控對象無論是裝置、過程，還是系統(tǒng)都是由物質(zhì)構(gòu)成的，物質(zhì)的基本屬性是具有一定的質(zhì)量，因而具有慣性。因此，要使被控對象的運動過程不需要時間發(fā)生突變是不可能的。如果這樣，就會要求控制的能量或功率無窮大，這是不現(xiàn)……