最經(jīng)濟(jì)智能控制系統(tǒng)研究及其應(yīng)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(jié)合的智能控制方法和技術(shù)來設(shè)計與實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)。智能控制是人工智能和自動控制相結(jié)合的產(chǎn)物，是控制技術(shù)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(jìn)行過程的故障診斷、隔離和控制的重組，從而在技術(shù)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(kuò)展，為實(shí)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(biāo)提供了可能性。最經(jīng)濟(jì)控制基于現(xiàn)代控制理論，在給定的控制技術(shù)性能要求下，從技術(shù)上可行的各種設(shè)計中，挑選出設(shè)備投資最少、系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用最低的方案。最經(jīng)濟(jì)控制實(shí)際上是以系統(tǒng)的技術(shù)性能為約束條件、以系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)投入最少為目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)控制問題。該項(xiàng)研究建立了控制理論與工程實(shí)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(yīng)用于具體的工程技術(shù)實(shí)踐中。但是，其研究的前提是必須建立控制對象的數(shù)學(xué)模型。然而在實(shí)際控制工程中，許多系統(tǒng)很難建立既準(zhǔn)確又不至于過分復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型。因?yàn)檫@些系統(tǒng)是時變的、高度非線性的、不確定的、復(fù)雜的，有的控制還是定性的。

內(nèi)容概要

本書在最經(jīng)濟(jì)控制、低成本自動化和智能控制已有成果的基礎(chǔ)上，提出和研究開發(fā)了最經(jīng)濟(jì)智能控制系統(tǒng)的概念、設(shè)計方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。最經(jīng)濟(jì)智能控制研究發(fā)展了最經(jīng)濟(jì)控制理論及其應(yīng)用，將面向常規(guī)控制系統(tǒng)的最經(jīng)濟(jì)控制推廣到基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的智能控制系統(tǒng)中，同時在智能控制系統(tǒng)的設(shè)計中引入最經(jīng)濟(jì)控制的思想，實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)控制與智能控制的結(jié)合，為智能控制的研究和應(yīng)用進(jìn)行新的探索，為低成本自動化系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(shè)計和應(yīng)用工作的科技工作者參考。

書籍目錄

《智能科學(xué)技術(shù)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(jié)構(gòu)第2章  最經(jīng)濟(jì)控制理論與低成本自動化  2.1  最經(jīng)濟(jì)控制問題的提出    2.1.1  一般提法    2.1.2  最經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)綜合  2.2  最經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)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(diǎn)及某些矩陣的秩求解    2.2.3  利用Jordan標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)控制求最經(jīng)濟(jì)控制陣    2.2.6  最經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)綜合解的適定性  2.3  分散控制系統(tǒng)的最經(jīng)濟(jì)控制  2.4  閉環(huán)控制系統(tǒng)的最經(jīng)濟(jì)控制    2.4.1  靜態(tài)的狀態(tài)反饋和輸出反饋的最經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)綜合    2.4.2  鎮(zhèn)定系統(tǒng)和配置系統(tǒng)極點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)信息結(jié)構(gòu)綜合  2.5  廣義系統(tǒng)的最經(jīng)濟(jì)控制結(jié)構(gòu)綜合    2.5.1  最經(jīng)濟(jì)控制陣B*和最經(jīng)濟(jì)觀測陣C*的存在性    2.5.2  B*1的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)    2.5.3  B*1的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)    2.5.4  最經(jīng)濟(jì)控制陣B*的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)  2.6  最經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)綜合的應(yīng)用研究    2.6.1  不需要改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的綜合    2.6.2  指定最經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的綜合  2.7  最經(jīng)濟(jì)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(shí)現(xiàn)  參考文獻(xiàn)第3章  智能控制研究與應(yīng)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(diǎn)    3.2.4  智能控制系統(tǒng)研究的數(shù)學(xué)工具  3.3  智能控制的類型    3.3.1  學(xué)習(xí)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(jié)構(gòu)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(yīng)用    3.7.1  粗糙集理論的相關(guān)基本概念    3.7.2  基于粗糙集理論的吊車擺控制系統(tǒng)設(shè)計    3.7.3  基于粗糙集規(guī)則編碼的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計    3.7.4  粗糙控制器的幾種實(shí)現(xiàn)形式  3.8  基于遺傳算法的PID控制器設(shè)計    3.8.1  引入模擬退火機(jī)制的遺傳算法    3.8.2  基于遺傳算法的PID控制器設(shè)計  參考文獻(xiàn)第4章  最經(jīng)濟(jì)智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(shí)例    4.2.4  DCS的技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)  4.3  現(xiàn)場總線技術(shù)    4.3.1  現(xiàn)場總線技術(shù)概述    4.3.2  FCS組成    4.3.3  FCS實(shí)例    4.3.4  現(xiàn)場總線的技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)  4.4  基于網(wǎng)絡(luò)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(shù)的MEICS  參考文獻(xiàn)第5章  最經(jīng)濟(jì)智能控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析  5.1  MEICS的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)函數(shù)構(gòu)成  5.2  MEICS的硬件投入分析  5.3  MEICS的開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用分析  5.4  MEICS的經(jīng)濟(jì)效益分析  參考文獻(xiàn)第6章  最經(jīng)濟(jì)智能控制系統(tǒng)的優(yōu)化方法——廣義自適應(yīng)遺傳算法  6.1  進(jìn)化的基本理論    6.1.1  達(dá)爾文生物進(jìn)化論    6.1.2  孟德爾自然遺傳學(xué)說    6.1.3  遺傳算法的生物學(xué)基礎(chǔ)    6.1.4  遺傳算法的特點(diǎn)    6.1.5  遺傳算法的應(yīng)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(shí)現(xiàn)    6.2.4  遺傳算法的改進(jìn)    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(yīng)遺傳算法    6.3.1  初始種群的產(chǎn)生    6.3.2  適應(yīng)度函數(shù)廠    6.3.3  復(fù)制算子    6.3.4  “高品質(zhì)”移民    6.3.5  自適應(yīng)交換算子    6.3.6  自適應(yīng)變異算子    6.3.7  停止條件  6.4  廣義自適應(yīng)遺傳算法的仿真檢驗(yàn)    6.4.1  實(shí)際問題    6.4.2  算法實(shí)現(xiàn)    6.4.3  結(jié)果分析    6.4.4  結(jié)論  參考文獻(xiàn)第7章  最經(jīng)濟(jì)智能控制系統(tǒng)的信息結(jié)構(gòu)能通性分析與優(yōu)化研究  7.1  MEICS的信息結(jié)構(gòu)模型    7.1.1  信息結(jié)構(gòu)能通性的概念    7.1.2  MEICS的信息結(jié)構(gòu)模型    7.1.3  信息結(jié)構(gòu)陣的邏輯運(yùn)算  7.2  MEICS的信息結(jié)構(gòu)能通性分析    7.2.1  MEICS信息結(jié)構(gòu)陣的分解    7.2.2  MEICS信息結(jié)構(gòu)能通性判據(jù)    7.2.3  MEICS信息結(jié)構(gòu)能通性分析  7.3  MEICS的信息結(jié)構(gòu)可靠性與經(jīng)濟(jì)性分析    7.3.1  信息通道結(jié)構(gòu)可靠性指標(biāo)    7.3.2  MEICS信息通道結(jié)構(gòu)可靠性分析    7.3.3  MEICS信息通道結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性分析  7.4  MEICS信息結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究    7.4.1  GSAGA編碼的確定    7.4.2  適應(yīng)度函數(shù)選擇    7.4.3  約束條件及其處理  參考文獻(xiàn)第8章  最經(jīng)濟(jì)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(biāo)函數(shù)    8.1.1  控制系統(tǒng)描述    8.1.2  優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)J的選擇    8.1.3  優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)J的計算  8.2  MEICS控制參數(shù)優(yōu)化的實(shí)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(yīng)遺傳算法參數(shù)的選擇    8.2.3  優(yōu)化結(jié)果分析  參考文獻(xiàn)第9章  MR-100/150M3混凝土攪拌設(shè)備最經(jīng)濟(jì)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(shè)計    9.2.1  控制系統(tǒng)硬件設(shè)計    9.2.2  控制系統(tǒng)軟件設(shè)計    9.2.3  控制系統(tǒng)控制參數(shù)的設(shè)計  9.3  MR-100/150M3混凝土攪拌設(shè)備MEICS的信息通道結(jié)構(gòu)分析    9.3.1  系統(tǒng)信息通道結(jié)構(gòu)模型    9.3.2  系統(tǒng)信息通道結(jié)構(gòu)可靠性分析  9.4  MR-100/150M3混凝土攪拌設(shè)備MEICS的經(jīng)濟(jì)性分析    9.4.1  設(shè)備投資    9.4.2  開發(fā)周期與系統(tǒng)性能    9.4.3  經(jīng)濟(jì)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(shù)的發(fā)展，許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家在技術(shù)水平和生產(chǎn)水平上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了我國。伴隨著我國經(jīng)濟(jì)體制改革的深化和對外開放政策的實(shí)施，我國部分企業(yè)采用全部或部分引進(jìn)的方式從國外進(jìn)口了許多先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，從而大大地縮短了與發(fā)達(dá)國家的差距。同時，國內(nèi)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展也極大地推動和促進(jìn)了我國工業(yè)技術(shù)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(dá)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(jié)合的智能控制方法和技術(shù)來設(shè)計與實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)。智能控制是人工智能和自動控制相結(jié)合的產(chǎn)物，是控制技術(shù)向智能化發(fā)展的成果，其發(fā)展方向和目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是模擬、延伸、擴(kuò)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(shù)基礎(chǔ)上的進(jìn)一步發(fā)展與提高，其目的是在非結(jié)構(gòu)化、不確定性，以及與控制對象有強(qiáng)相互作用的復(fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)過程任務(wù)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(guān)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(jìn)行過程的故障診斷、隔離和控制的重組，從而在技術(shù)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(kuò)展，為實(shí)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(biāo)提供了可能。

編輯推薦

《最經(jīng)濟(jì)智能控制系統(tǒng)研究及其應(yīng)用》特點(diǎn)：最經(jīng)濟(jì)智能控制系統(tǒng)是在最經(jīng)濟(jì)控制、低成本自動化和智能控制已有成果的基礎(chǔ)上提出來的，強(qiáng)調(diào)以系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)為約束條件、以系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性為設(shè)計目標(biāo)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想。《最經(jīng)濟(jì)智能控制系統(tǒng)研究及其應(yīng)用》理論聯(lián)系實(shí)際，以技術(shù)及其應(yīng)用為主線，詳細(xì)闡述了最經(jīng)濟(jì)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，理論淺顯易懂，技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用效果顯著。

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