智能控制理论与技术

内容简介

**章智能控制综述**节从传统控制到智能控制一、自动控制的基本问题（一）自动控制的概念所谓控制，就是控制（调节）可支配的自由度（调节变量）使系统（对象或过程）达到可接受的运行状态。自动控制是指在无人参与的情况下，利用控制装置使被控对象按期望的规律自动运行或保持状态不变。例如，利用离心球对蒸汽机速度的控制，浮球机构对水箱水位的控制，对卫星、飞船、空间站、航天飞机等航天器飞行轨道与姿态的精确控制等。从家用空调、冰箱的温度控制，到工业过程控制，再到现代武器系统、运载工具及深空探测等都离不开自动控制。被控对象期望的运行规律通常称为给定信号（输入信号），一般分为三类：一是阶跃信号，即给定一个常值信号，使被控对象的输出保持某常值或某状态不变；二是斜坡信号，使被控对象的输出跟踪给定的斜坡信号；三是任意变化的信号，如斜坡信号和阶跃信号的任意组合，或正弦周期信号等。自动控制系统根据输入为阶跃信号、斜坡信号和任意信号三种基本形式，分别称为自动调节系统（自动调整系统、恒值调节系统）、随动系统（跟踪系统、伺服系统）和自动控制系统，统称为自动控制系统。（二）自动控制的目的及要求人们期望通过自动控制不断地减轻人的体力和脑力劳动强度，提高控制效率和控制精度，提高劳动生产率和产品质量；通过远离危险对象进行遥控实现自动化。总之，通过自动控制可以实现自动化，实现机器逐步代替人的智力，走向智能自动化。人们总是期望在输入信号的作用下，使被控对象能快速、稳定、准确地按预定的规律运行或保持状态不变。即使在有干扰和被控对象参数变化的不利情况下，控制作用仍能保持系统以允许的误差按预定的规律运行。因此，可以把对自动控制的基本要求概括为快速性、稳定性和准确性，简言之“快、稳、准”。（三）自动控制中的矛盾问题要想通过自动控制系统实现对被控对象“快、稳、准”的控制，这三个指标之间往往存在着矛盾。要快，就要加大控制作用，易导致系统超调而不易稳定；要稳，就要限制控制作用，这样又会使控制过程变慢，也会降低稳态精度；要准，也要加大控制作用，但这样会出现较大超调而使响应时间变长。下面来分析一下控制过程中“快、稳、准”之间的矛盾问题。被控对象无论是装置、过程，还是系统都是由物质构成的，物质的基本属性是具有一定的质量，因而具有惯性。因此，要使被控对象的运动过程不需要时间发生突变是不可能的。如果这样，就会要求控制的能量或功率无穷大，这是不现……