智能控制导论报告BP神经网络模糊控制

神经网络与模糊控制的结合应用I. 引言神经网络和模糊控制都是近年来广泛应用于自动控制领域的两种重要技术。

神经网络以其较好的学习能力和预测能力，受到了广泛的关注。

而模糊控制以其强大的非线性建模和很好的抗干扰能力而备受推崇。

为了克服单一控制技术的局限性，研究者开始尝试将神经网络和模糊控制进行结合应用。

II. 神经网络和模糊控制的概述1. 神经网络神经网络是一种学习型系统，其结构可以类比为人类大脑的神经元网络。

神经网络通过学习数据集中的模式，能够从中学习出输入输出之间的映射关系。

神经网络的优点在于其能够进行非线性建模、通用近似和容错性能强等特点。

2. 模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法。

其将模糊逻辑应用于实际系统的控制过程中，达到了比传统控制方法更好的抗干扰能力和系统的非线性动态性能。

III. 神经网络模糊控制器设计及应用1. 神经网络模糊控制结合的优点神经网络模糊控制相较于传统的控制方法，具有较强的非线性建模和很好的抗干扰能力，能够捕捉到很好的系统动态，从而实现控制的效果。

2. 神经网络模糊控制器的建立神经网络模糊控制系统可以分为两个部分，分别是模糊控制器和神经网络控制器。

其中模糊控制器负责实现对系统模糊建模，而神经网络控制器则用于学习模糊控制器的输入输出映射关系。

图1：神经网络模糊控制器的框图3. 神经网络模糊控制器在机器人路径规划中的应用机器人路径规划是一个非常复杂的问题，需要考虑到环境的不确定性以及机器人动力学特性。

神经网络模糊控制器通过学习路径规划时的输入输出映射关系，能够提高路径规划的准确性和鲁棒性。

4. 神经网络模糊控制器在工业过程控制中的应用在工业过程控制中，神经网络模糊控制器可以通过学习过程时的输入输出映射关系，实现对工业过程的自适应控制。

其优点在于能够实现强大的建模能力和很好的自适应性，从而提升了工业过程的控制性能。

IV. 总结神经网络和模糊控制都是近年来比较热门的技术，两者在控制领域的应用也在不断发展。

智能控制论文BP神经网络的简要介绍学院：电气工程学院专业班级：xxx姓名： xxx 学号：xxxBP神经网络的简要介绍BP（Back Propagation）神经网络是1986年由Rumelhart和McCelland为首的科学家小组提出，是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络，是目前应用最广泛的神经网络模型之一。

BP网络能学习和存贮大量的输入-输出模式映射关系，而无需事前揭示描述这种映射关系的数学方程。

它的学习规则是使用最速下降法，通过反向传播来不断调整网络的权值和阈值，使网络的误差平方和最小。

BP 神经网络模型拓扑结构包括输入层（input）、隐层(hidden layer)和输出层(output layer)。

人工神经网络就是模拟人思维的第二种方式。

这是一个非线性动力学系统，其特色在于信息的分布式存储和并行协同处理。

虽然单个神经元的结构极其简单，功能有限，但大量神经元构成的网络系统所能实现的行为却是极其丰富多彩的。

人工神经网络首先要以一定的学习准则进行学习，然后才能工作。

现以人工神经网络对手写“A”、“B”两个字母的识别为例进行说明，规定当“A”输入网络时，应该输出“1”，而当输入为“B”时，输出为“0”。

所以网络学习的准则应该是：如果网络作出错误的的判决，则通过网络的学习，应使得网络减少下次犯同样错误的可能性。

首先，给网络的各连接权值赋予(0，1)区间内的随机值，将“A”所对应的图象模式输入给网络，网络将输入模式加权求和、与门限比较、再进行非线性运算，得到网络的输出。

在此情况下，网络输出为“1”和“0”的概率各为50%，也就是说是完全随机的。

这时如果输出为“1”(结果正确)，则使连接权值增大，以便使网络再次遇到“A”模式输入时，仍然能作出正确的判断。

如果输出为“0”(即结果错误)，则把网络连接权值朝着减小综合输入加权值的方向调整，其目的在于使网络下次再遇到“A”模式输入时，减小犯同样错误的可能性。

模糊控制与神经网络控制模糊控制和神经网络控制是现代控制领域中的两个重要研究方向，它们通过不同的方法和理论来解决复杂系统的控制问题。

本文将就这两种控制方法进行介绍和对比，并探讨它们在实际应用中的优劣势。

一、模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑理论的控制方法，它通过将输入和输出之间的关系进行模糊化来实现系统的控制。

模糊控制器的设计通常包括模糊化、规则库的建立、推理机制以及解模糊化等步骤。

在模糊控制中，输入和输出以模糊集形式表示，通过一系列的模糊规则进行推理得到控制信号。

模糊规则库中存储了专家知识，根据实际问题的需求可以设计不同的规则。

推理机制使用模糊规则进行推理，最后通过解模糊化将模糊输出转化为具体的控制量。

模糊控制的优点之一是适用于非线性和不确定性系统，它能够通过模糊化处理来处理实际系统中的不确定性和模糊性。

此外，模糊控制能够利用专家经验进行控制器的设计，无需准确的系统数学模型。

然而，模糊控制也存在一些局限性。

首先，模糊控制的规则库和参数通常需要由专家进行手动设计，这对专家的经验和知识有一定的要求。

其次，模糊控制的性能也会受到模糊规则的数量和质量的影响，如果规则库设计不当，控制性能可能无法满足要求。

二、神经网络控制神经网络控制是一种基于人工神经网络的控制方法，它通过将系统模型表示为神经网络结构来实现控制。

神经网络是一种模仿生物神经系统结构和功能的计算模型，具有自适应学习和适应性处理的能力。

在神经网络控制中，神经网络被用作控制器来学习系统的映射关系。

通过输入和输出的样本数据，神经网络根据误差信号不断调整权重和阈值，使得输出逼近于期望输出。

神经网络控制通常包括网络的结构设计、学习算法的选择和参数调整等步骤。

与模糊控制相比，神经网络控制具有更好的自适应性和学习能力。

它能够通过学习过程来建立系统的非线性映射关系，并且对于未知系统具有较好的鲁棒性。

此外，神经网络控制不需要准确的系统模型，对系统的数学模型要求相对较低。

控制系统中的模糊控制与神经网络控制比较在现代控制系统中，模糊控制和神经网络控制是两种常见的控制方法。

它们都具有一定的优势和特点，但是又各自存在一些局限性。

本文将就这两种控制方法进行比较，旨在帮助读者更好地理解和选择适合自己需求的控制方法。

一、模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它将人的直观经验与控制系统的数学模型相结合，用来应对系统模型不确定或难以建模的情况。

模糊控制系统由模糊化、模糊推理和解模糊化三个主要部分组成。

1、模糊控制的优势（1）适应不确定性：模糊控制可以很好地应对系统参数变化、环境变化等不确定性因素，因为它不需要准确的数学模型。

（2）处理非线性系统：对于非线性系统，模糊控制可以通过模糊化和模糊推理来逼近系统的动态特性，因此具备较好的适应性。

（3）易于理解和调试：模糊规则基于经验知识，形式简单易懂，参数调节相对容易，操作员或工程师可以理解和调试模糊控制系统。

2、模糊控制的局限性（1）计算复杂性：模糊控制系统需要进行模糊化、模糊推理和解模糊化等操作，这些操作可能导致计算量大、实时性差，不适合对响应时间要求较高的控制系统。

（2）难以优化：模糊控制的参数调节通常是基于试错法，缺乏理论指导，难以进行精确优化，因此对于某些需要高精度控制的系统效果并不理想。

二、神经网络控制神经网络控制是一种利用人工神经网络模拟生物神经网络的结构和功能来实现控制的方法。

神经网络控制系统由输入层、隐含层和输出层构成，通过训练神经网络来实现控制效果。

1、神经网络控制的优势（1）适应性强：神经网络具有强大的自适应性能，能够适应未知系统或具有时变性质的系统，从而在控制过程中实现自学习和自适应。

（2）映射能力强：神经网络可以将非线性映射问题转化为线性可分问题进行处理，从而更好地逼近系统的非线性特性。

（3）具备优化能力：可以通过合理的网络结构和训练算法，实现对网络参数的优化，从而提高控制系统的性能。

2、神经网络控制的局限性（1）训练需耗时：神经网络控制需要通过大量的数据训练神经网络，这可能需要耗费较长的时间，并且对数据质量和标定要求较高。

自动化系统的模糊控制与神经网络控制自动化系统的控制方法多种多样，其中模糊控制和神经网络控制是两种常见而有效的控制方法。

本文将就自动化系统的模糊控制与神经网络控制进行详细的介绍和对比。

一、模糊控制模糊控制是指在系统的控制过程中，根据模糊集合和模糊规则进行推理，以实现对系统的控制。

模糊控制通过模糊集合来描述控制对象的特征，通过模糊规则来描述控制的策略。

模糊控制的主要优点是对系统模型要求不高，适用于复杂的非线性系统。

模糊控制的缺点是控制效果不稳定，对系统的响应较慢。

二、神经网络控制神经网络控制是指利用人工神经网络对系统进行建模，并通过神经网络进行系统控制。

神经网络控制通过训练神经网络来获得系统的映射关系，并通过不断的优化训练来提高控制效果。

神经网络控制的主要优点是适应性强，可以对复杂的非线性系统进行较好的控制。

神经网络控制的缺点是需要大量的训练数据和计算资源。

三、模糊控制与神经网络控制的对比1. 建模方法模糊控制使用模糊集合和模糊规则进行建模，而神经网络控制使用人工神经网络进行建模。

模糊控制的建模过程相对简单，只需通过专家知识确定模糊集合和规则即可。

而神经网络控制的建模过程相对复杂，需要通过大量的训练数据进行神经网络的训练和优化。

2. 控制效果模糊控制对系统的控制效果常常较差，对于复杂的非线性系统，模糊控制的精度和稳定性均较低。

而神经网络控制对系统的控制效果较好，可以对复杂的非线性系统进行较精确的控制。

神经网络控制可以通过不断的训练和优化提高控制效果，并适应系统动态变化。

3. 训练需求模糊控制的训练过程相对简单，只需确定模糊集合和规则即可。

而神经网络控制的训练过程相对复杂，通常需要大量的训练数据和计算资源。

神经网络控制的训练需要通过反向传播算法等方法来不断优化网络参数，提高控制效果。

4. 适用范围模糊控制适用于复杂的非线性系统，特别是对于模糊规则较为明确的系统。

神经网络控制适用于复杂的非线性系统，并且对于系统的模糊规则不敏感，对于模糊性较强的系统具有更好的控制效果。

智能控制实验专家控制、模糊控制、BP神经网络控制实验目的：1、通过实验进一步了解MATLAB软件的编程环境，学习编程技巧。

2、学习搜索相关论文，提高分析论文，找寻切入点的能力。

3、学习并掌握与计算机控制系统相关的控制算法。

实验内容：1、专家PID控制系统Matlab仿真2、模糊PID控制系统Matlab仿真3、神经网络PID控制系统MATLAB仿真前言PID控制是最早发展起来的控制策略之一，在经典控制论证扮演重要角色，尽管当下各种智能控制层出不穷，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业控制过程，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。

而实际工业生产过程中往往具有非线性，时变不确定性，因而难以建立精确的数学模型，应用常规PID控制器不能达到到理想的控制效果，在实际生产过程中，由于受到参数整定方法繁杂的困扰，常规PID控制器参数往往整定不良，性能欠佳，对运行工况的适应性很差。

因此常规PID控制的应用受到很大的限制和挑战。

人们对PID应用的同时，也对其进行各种改进，主要体现在两个方面：一是对常规PID本身结构的改进，即变结构PID控制。

另一方面，与模糊控制、神经网络控制和专家控制相结合，扬长避短，发挥各自的优势，形成所谓智能PID控制。

使其具有不依赖系统精确数学模型的特点，对系统参数变化具有较好的鲁棒性。

主要算法有:基于规则的智能PID 自学习控制算法、加辨识信号的智能自整定PID 控制算法、专家式智能自整定PID 控制算法、模糊PID 控制算法、基于神经网络的PID 控制算法、自适应PID 预测智能控制算法和单神经元自适应PID 智能控制等多种控制算法。

结合具体实例，借助MATLAB 软件将专家PID 、模糊PID 以及神经网络PID 的设计程序M 文件自定义为一个函数，然后设计一个GUI 图形用户界面分别调用各自函数便于对比比较，易于操作。

观察各自控制效果，并作分析。

假设一个速度控制器的传递函数为：32523500()87.3510470G s s s s =++输入信号为阶跃信号，取采样时间为1ms ，分别采用专家PID 、模糊PID 、神经网络PID 算法绘制阶跃响应曲线以及误差响应曲线。

神经网络实验报告一、实验目的通过在matlab 下面编程实现bp 网络逼近标准正弦函数，来加深对BP 网络的了解和认识，理解信号的正向传播和误差的反向传递过程。

二、实验原理由于传统的感知器和线性神经网络有自身无法克服的缺陷，它们都不能解决线性不可分问题，因此在实际应用过程中受到了限制。

而BP 网络却拥有良好的繁泛化能力、容错能力以及非线性映射能力。

因此成为应用最为广泛的一种神经网络。

BP 算法的基本思想是把学习过程分为两个阶段：第一阶段是信号的正向传播过程；输入信息通过输入层、隐层逐层处理并计算每个单元的实际输出值；第二阶段是误差的反向传递过程；若在输入层未能得到期望的输出值，则逐层递归的计算实际输出和期望输出的差值（即误差），以便根据此差值调节权值。

这种过程不断迭代，最后使得信号误差达到允许或规定的范围之内。

基于BP 算法的多层前馈型网络模型的拓扑结构如上图所示。

BP 算法的数学描述：三层BP 前馈网络的数学模型如上图所示。

三层前馈网中，输入向量为：Tn i x x x x X),...,,...,,(21=；隐层输入向量为：Tm j y y y y Y),...,...,,(21=；输出层输出向量为：Tl k o o o o O),...,...,,(21=；期望输出向量为：Tl k d d d d d),...,...,(21=。

输入层到隐层之间的权值矩阵用V 表示，Ym j v v v v V),...,...,(21=，其中列向量j v 为隐层第j 个神经元对应的权向量；隐层到输出层之间的权值矩阵用W 表示，),...,...,(21l k w w w w W =，其中列向量k w 为输出层第k 个神经元对应的权向量。

下面分析各层信号之间的数学关系。

对于输出层，有∑====mj x v net mj netf yi ij jjj,...,2,1,,...,2,1),(对于隐层，有∑=====mj i jkkkk lk y wnetl k netf O 0,...,2,1,,...,2,1),(以上两式中，转移函数f(x)均为单极性Sigmoid 函数：xex f -+=11)(f(x)具有连续、可导的特点，且有)](1)[()('x f x f x f -=以上共同构成了三层前馈网了的数学模型。

模糊控制，神经控制和智能控制论》报告报告题目：基于模糊推理的智能控制系统的现状和展望专业：应用数学学号：11404022 姓名：周坤任课老师：黄天民基于模糊推理的智能控制系统的现状和展望摘要：通过对模糊推理的智能控制系统的简单概述，揭示了模糊控制系统的研究现状和未来展望。

从不同角度概括了模糊控制系统的优点；通过对模糊控制应用研究现状的分析，表明模糊控制系统已经广泛应用于实际中；介绍了模糊控制的最新研究领域以及未来研究的方向。

关键词：模糊控制；控制器；数学模型1.模糊控制的优点模糊控制之所以能获得巨大的成功，其主要原因在于它具有如下一些突出优点:（1）模糊控制是一种基于规则的控制。

它直接采用语言型控制规则，出发点是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识在设计中不需要建立被控对象的精确数学模型，因而使得控制机理和策略易于接受与理解，设计简单，便于应用。

（2）由工业过程的定性认识出发，比较容易建立语言控制规则，因而模糊控制对那些数学模型难以获取、动态特性不易掌握或变化非常显著的对象非常适用，已越来越多地、成功地应用于实际中。

（3）基于模型的控制算法及系统设计方法，由于出发点和性能指标的不同，容易导致较大差异；但一个系统的语言控制规则却具有相对的独立性，利用这些控制规律间的模糊连接，容易找到折中的选择，使控制效果优于常规控制器。

（4）模糊控制算法是基于启发性的知识及语言决策规则设计的，这有利于模拟人工控制的过程和方法，增强控制系统的适应能力，使之具有一定的智能水平。

（5）模糊控制系统的鲁棒性强，干扰和参数变化对控制效果的影响被大大减弱，尤其适合于非线性、时变及纯滞后系统的控制。

2.模糊控制系统的应用研究现状模糊控制具有良好控制效果的关键是要有一个完善的控制规则。

但由于模糊规则是人们对过程或对象模糊信息的归纳，对高阶、非线性、大时滞、时变参数以及随机干扰严重的复杂控制过程，人们的认识往往比较贫乏或难以总结完整的经验，这就使得单纯的模糊控制在某些情况下很粗糙，难以适应不同的运行状态，影响了控制效果。

智能控制大作业报告模糊部分姓名：学号：专业：2011年06月03日题目：已知()()0.5250.528sG e s s s -=+++，分别设计PID 控制与模糊控制，使系统达到较好性能，并比较两种方法的结果。

PID/FCG(s)yr_e具体要求：1、采用Fuzzy 工具箱实现模糊控制器。

2、分析量化因子和比例因子对模糊控制器控制性能的影响。

3、分析系统阶数发生变化时模糊控制和PID 控制效果的变化。

4、分析系统在模糊控制和PID 控制作用下的抗干扰能力(加噪声干扰)、抗非线性能力(加死区和饱和特性)以及抗时滞的能力(对时滞大小加以改变)。

一 原系统仿真分析原系统是一个带有时滞环节的三阶系统，系统的三个极点均在s 域左半平面，系统是稳定的。

利用Matlab/Simulink 工具箱搭建系统框图，对原系统进行阶跃响应分析。

原系统框图如图1所示：图1 原系统框图设定仿真时间为10秒，其它为默认设置，运行程序，可以得到如图2所示仿真结果。

0123456789100.10.20.30.40.50.60.7t/s原系统阶跃响应图2 原系统阶跃响应曲线由图可以看出，原系统是稳定的，但是稳态误差比较大。

二 PID控制器设计根据上述仿真分析，可以知道系统性能比较差，因此设计初步设计PID控制器以在一定程度上改善系统性能。

PID参数的整定采用尝试的方法，遵循先比例后积分再微分的整定顺序，达到保持两个周期、前后超调比约为1:4的理想响应波形。

带PID控制器的系统框图如图3所示：图3 PID控制系统框图其中PID控制器参数如图4所示：图4 PID参数设置设定仿真时间为20s ，运行程序，可以得到如图5所示仿真结果：246810121416182000.20.40.60.811.21.4t/sS t e pPID 控制响应图5 PID 控制阶跃响应曲线由图可以看出，增加PID 控制的系统能够完全消除稳定误差，且具有较小的超调和较短的调节时间，极大程度地改善了系统的性能。

控制系统的神经网络模糊滑模控制方法控制系统在工业自动化领域具有广泛的应用，为了提高系统的控制性能和鲁棒性，研究者们不断探索各种新的控制方法。

神经网络和模糊控制是其中两个重要的方法，在实际应用中已经取得了显著的效果。

本文将介绍一种结合神经网络和模糊控制的方法——神经网络模糊滑模控制方法。

一、神经网络模糊滑模控制方法的基本原理神经网络模糊滑模控制方法是将神经网络与模糊控制相结合的一种控制方法，其基本原理是利用神经网络对系统的非线性特性进行建模，并通过模糊控制器对神经网络进行辅助控制，从而实现系统的稳定控制。

1.1 神经网络建模神经网络是一种通过训练数据学习系统输入与输出之间映射关系的模型，其中最常用的神经网络模型是多层前馈神经网络。

在神经网络模糊滑模控制方法中，我们可以利用神经网络对系统的非线性特性进行建模，从而实现对系统的非线性补偿。

1.2 模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它通过将模糊的输入和输出与一系列模糊规则进行匹配，得到模糊控制器的输出。

模糊控制器可以对神经网络进行辅助控制，根据系统的状态和误差进行控制策略的调整，从而实现对系统的稳定控制。

1.3 滑模控制滑模控制是一种通过引入滑模面对系统进行控制的方法，滑模面可以使系统在错误发生时快速达到稳定状态。

滑模控制器可以对神经网络模型进行修正，从而提高系统的控制精度和鲁棒性。

二、神经网络模糊滑模控制方法的实现步骤神经网络模糊滑模控制方法的实现步骤主要包括神经网络的训练、模糊控制器的设计以及滑模控制器的引入。

2.1 神经网络训练在实际应用中，我们可以通过采集系统的输入输出数据来训练神经网络模型。

首先，我们需要定义神经网络的结构和激活函数，然后利用训练数据对神经网络的权值和偏置进行调整，最终得到一个满足系统要求的神经网络模型。

2.2 模糊控制器设计模糊控制器的设计是神经网络模糊滑模控制方法的关键步骤。

在设计过程中，我们需要确定模糊输入变量和输出变量的论域和隶属函数，并根据系统的需求设置适当的模糊规则。

智能控制导论实验报告2012-01-09姓名：常青学号：0815321002班级：08自动化指导老师：方慧娟实验一：模糊控制器设计与实现一、实验目的1.模糊控制的特征、结构以及学习算法2.通过实验掌握模糊自整定PID的工作原理二、实验内容已知系统的传递函数为：1/(10s+1)*e(-0.5s)。

假设系统给定为阶跃值r=30，系统初始值r0=0.试分别设计(1)常规的PID控制器；(2)常规的模糊控制器；(3)比较两种控制器的效果；(4)当通过改变模糊控制器的比例因子时，系统响应有什么变化？三、实验设备Matlab7.0软件/SIMULINK四、实验原理1.模糊控制模糊逻辑控制又称模糊控制，是以模糊集合论，模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一类计算机控制策略，模糊控制是一种非线性控制。

图1-1是模糊控制系统基本结构，由图可知模糊控制器由模糊化，知识库，模糊推理和清晰化（或去模糊化）四个功能模块组成。

针对模糊控制器每个输入，输出,各自定义一个语言变量。

因为对控制输出的判断，往往不仅根据误差的变化，而且还根据误差的变化率来进行综合评判。

所以在模糊控制器的设计中，通常取系统的误差值e 和误差变化率ec 为模糊控制器的两个输入，则在e 的论域上定义语言变量“误差E”，在ec 的论域上定义语言变量“误差变化EC”；在控制量u 的论域上定义语言变量“控制量U”。

通过检测获取被控制量的精确值，然后将此量与给定值比较得到误差信号e，对误差取微分得到误差变化率ec，再经过模糊化处理把分明集输入量转换为模糊集输入量，模糊输入变量根据预先设定的模糊规则，通过模糊逻辑推理获得模糊控制输出量，该模糊输出变量再经过去模糊化处理转换为分明集控制输出量。

2.PID 控制在模拟控制系统中，控制器最常用的控制规律是PID 控制。

PID 控制器是一种线性控制器。

它根据给定值与实际输出值之间的偏差来控制的。

其传递函数的形式是：)11()(s T k s G D I p ++=，PID 控制原理框图如图1-2所示。

智能控制与应用实验报告模糊控制器设计一、 实验内容考虑一个单连杆机器人控制系统，其可以描述为：0.5sin()Mqmgl q y qτ+==(1)其中 20.5M kgm =为杆的转动惯量，1m kg =为杆的质量，1l m =为杆长，29.8/g m s =，q 为杆的角位置，q为杆的角速度，q 为杆的角加速度，τ为系统的控制输入。

实验具体要求：1. 分别采用fuzzy 工具箱设计模糊控制器跟踪期望的角位置信号。

2. 分析量化因子和比例因子对模糊控制器控制性能的影响。

3. 分析系统在模糊控制和PID 控制作用下的抗干扰能力(加噪声干扰)和抗非线性能力（加死区和饱和特性）。

4. 为系统设计模糊PID 控制器。

二、 对象模型建立根据公式(1)，令状态量121=,x q x x =得到系统状态方程为：121210.5**sin()x x mgl x x My x τ=-==(2)由此建立单连杆机器人的模型如图1所示。

图1 单连杆机器人模型三、模糊控制算法实现及仿真本次实验设计一个二维模糊控制器，令误差*=-，误差变化E q q= ，模糊控制器输出语言变量为U。

EC E1)三个变量E、EC和U的模糊词集为：﹛NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB﹜模糊论域为：E和EC：{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}U:{-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}2)模糊控制规则为：表1 模糊控制规则表3)确定E,EC和U的控制表4)建立模糊控制表5)建立SIMULINK模型在Matlab/Simulink中建立单连杆机器人模糊控制系统模型如图2所示：图2 单连杆机器人控制系统模型6) 仿真结果给定正弦参考信号，取量化因子5,1Ke Kec ==，比例因子50Ku =，得到系统角度跟踪为图3。

51015-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81t/sa n g l e /r a d图3 正弦角度跟踪由图3可知，该模糊控制器能使得单连杆机器人控制系统实现很好的角度跟踪。

智能控制仿真实验实验一模糊控制系统的仿真实验实验二 BP神经网络的仿真实验实验三遗传算法仿真实验实验四智能控制实际工程处理（选做）实验一模糊控制系统的仿真实验实验目的：现有被控对象一：G(s)=1/(s2+2s+1)被控对象二：G(s)=K /【(T1s+1)(T2s+1) 】试设计一个模糊控制系统来实现对它的控制，并完成以下任务实验任务一：请根据以上的数据重新仿真一下，看Ke的变化对系统性能的影响是否如此？然后仍以G(s)=1/(s2+2s+1) 为被控对象，按照同样的方法仿真并分析Kc、Ku的变化对系统性能的影响。

1.相同参数不同控制器解模方法下的图形BISECTORMOMSOMLOM2.不同参数相同解模方法下的图形（解模方法均为BISECTOR）（1）Ke的影响（Kc=5，Ku=8）Ke=1（2）Kc的影响（Ke=9，Ku=8）Kc=1（3）Ku的影响（Ke=9，Kc=5）Ku=1小结：由以上图形分析可得，不同的解模方法输出的结果不同，经比较BISECTOR 的解模方法更加合适。

参数Kc、Ku不变时，随着Ke的减小，上升时间将增大；Ke、Ku不变时，随着Kc的减小超调变大；Ke、Kc不变时随着Ku的减小，输出越来越低于1。

可知Ke=9、Kc=5、Ku=8更为合适。

实验任务二：仍使用以上设计的模糊控制器，被控对象为： G(s)=K /【(T 1s+1)(T 2s+1)】 ，被控对象的参数有以下四组： 第一组参数： G(s)=20/【(1.2s+1)(4s+1)】 第二组参数： (s)=20/【(0.4s+1)(4s+1)】 第三组参数： G(s)=20/【(2s+1)(4s+1)】 第四组参数： G(s)=20/【(2s+1)(8s+1)】请根据由任务一得到的Ke 、Kc 、Ku 的变化对系统性能影响的规律，选择第一组参数作为被控对象参数，调试出适合该系统的最佳的Ke 、Kc 、Ku 和反模糊化方法；并在你调出的最佳的Ke 、Kc 、Ku 状态下，将对象参数分别变成第二、三、四组的参数，仿真出结果，并分析fuzzy controller 的适应能力。

智能控制导论课总结报告1.引言智能控制导论课是一门介绍智能控制领域基础概念和技术的课程。

通过学习本课程，我对智能控制的原理、方法和应用有了更深入的了解。

本报告将对我在这门课程中所学到的内容进行总结和回顾。

2.知识体系2.1智能控制基础知识控制系统基础：控制对象、传感器、执行器、反馈等基本概念。

控制器设计：PID控制器、模糊控制器、神经网络控制器等常见控制器的原理和设计方法。

控制策略：开环控制、闭环控制、自适应控制等不同控制策略的特点和应用。

2.2智能控制算法模糊控制：模糊集合、模糊推理、模糊控制规则等基本概念和算法。

神经网络控制：人工神经元、前向神经网络、反馈神经网络等基本概念和算法。

遗传算法：个体编码、选择、交叉、变异等基本操作和算法流程。

智能优化算法：粒子群算法、蚁群算法、遗传算法等智能优化方法的原理和应用。

2.3智能控制应用机器人控制：路径规划、运动控制、姿态控制等机器人控制中的智能技术应用。

自动驾驶：感知、决策、控制等自动驾驶系统中的智能控制技术。

工业控制：智能PID控制、模糊控制、神经网络控制在工业领域的应用。

智能家居：智能灯光控制、温度控制、安全监控等智能家居系统中的智能控制技术。

3.学习收获通过学习智能控制导论课，我获得了以下几方面的收获：3.1理论知识我掌握了智能控制领域的基础理论知识，包括控制系统基础、智能控制算法和智能控制应用等方面的知识。

这些知识为我进一步深入研究和应用智能控制技术奠定了坚实的基础。

3.2技能提升通过课程中的编程实践和实验项目，我学会了使用一些常见的智能控制算法，并且能够利用编程语言实现这些算法。

这提高了我的编程能力和解决实际问题的能力。

3.3应用拓展在学习智能控制应用方面的知识时，我了解到智能控制技术在机器人、自动驾驶、工业控制和智能家居等领域都有广泛的应用。

这使我对未来智能控制技术的发展和应用前景有了更深入的认识。

4.总结智能控制导论课是一门重要的基础课程，通过学习本课程，我对智能控制领域的理论、方法和应用有了全面的了解。

控制系统中的神经网络与模糊逻辑控制技术分析随着科技的快速发展，在各种行业的自动化生产和控制系统中，神经网络和模糊逻辑控制技术逐渐得到广泛应用。

本文将探讨这两种技术在控制系统中的作用、优缺点和发展趋势。

一、神经网络在控制系统中的应用神经网络是一种模仿人脑神经系统的人工智能系统，该系统最早是用于模拟神经元间的联结过程，并以此推断出神经元的活动规律。

随着技术的发展，神经网络被广泛应用于各种领域，如控制系统、数据处理、模式识别等。

在控制系统中，神经网络主要用于非线性系统的控制和建模。

非线性系统通常由多个相互作用的因素组成，因此普通控制方法不适用于该类系统。

神经网络的优势在于它的适应性强，可以对非线性系统进行准确的识别、建模和控制。

以机器人控制系统为例，使用神经网络可以实现机器人的动力学建模和运动控制。

在运动控制中，神经网络可以控制机器人的位置、速度和加速度，同时通过不断地学习和优化，达到更加精确和稳定的控制效果。

二、神经网络控制技术的优缺点神经网络控制技术的优点如下：1.适应性强：神经网络可以通过不断的学习和训练，对控制系统进行动态调整和优化，使其适应不同的控制环境。

2.高精度：神经网络控制技术可以实现对非线性系统的精确控制，提高控制效果和稳定性。

3.强可靠性：神经网络具有良好的容错和自适应能力，使其在复杂环境下具有更强的可靠性和鲁棒性。

但是，神经网络控制技术也存在一些缺点，如下：1.较高的成本：神经网络控制技术需要较为复杂的硬件和软件支持，因此成本较高。

2.模型不透明：神经网络控制技术的内部结构较为复杂，模型不够透明，难以解释模型的具体过程和结果。

三、模糊逻辑控制技术在控制系统中的应用模糊逻辑控制技术是一种基于模糊数学理论的控制方法，该方法通过使用模糊语言来描述非精确和模糊性信息，从而实现系统的控制。

模糊逻辑控制技术在控制系统中的应用越来越广泛，主要用于处理模糊、混沌和高度非线性的控制问题。

以温度控制系统为例，使用模糊逻辑控制技术可以根据温度的变化实时调整加热器的功率，达到温度控制的目的。

控制系统中的神经网络控制与模糊控制比较控制系统在现代工业自动化中发挥着重要作用，而神经网络控制和模糊控制作为两种常用的控制方法，各自具有独特的优势与应用。

本文将比较神经网络控制与模糊控制在控制系统中的特点和应用，以期为读者提供更深入的了解和选择。

一、神经网络控制神经网络控制是一种基于人类神经系统的思维方式和结构，结合计算机科学和控制工程的研究。

它模拟了人脑中的神经元和神经网络的特点，通过大量的并行计算和学习能力来实现控制过程。

神经网络控制的特点：1. 自适应性：神经网络控制系统具有自我学习和自我调整的能力，可以根据系统的实时数据进行在线调整和优化。

2. 非线性处理能力：神经网络控制可以处理复杂的非线性控制问题，适用于一些非线性系统或控制目标的实现。

3. 并行计算：神经网络控制系统中的神经元之间具有并行计算的能力，可以非常高效地完成复杂计算任务。

4. 容错性：由于神经网络控制具有分布式结构，即使某些神经元或连接发生故障，仍然能够保持控制系统的稳定性。

神经网络控制的应用：1. 机器人控制：神经网络控制在机器人控制方面有着广泛的应用，可以实现机器人的路径规划、动作控制和智能决策等功能。

2. 电力系统：在电力系统中，神经网络控制可以用于发电机的运行和调节、电力负荷的预测和优化调度等方面。

3. 工业自动化：在工业领域，神经网络控制可以应用于生产线的优化调度、故障检测和容错控制等方面。

4. 交通系统：神经网络控制可以用于交通信号的优化调节、交通拥堵的预测和缓解等交通管理问题。

二、模糊控制模糊控制是基于模糊逻辑的一种控制方法，它通过使用模糊集合和模糊规则，能够处理复杂的模糊或不确定性问题。

模糊控制通过将输入和输出变量的关系建立成一组模糊规则，从而实现控制过程的优化和调整。

模糊控制的特点：1. 鲁棒性：模糊控制对于外界干扰和噪声相对较为鲁棒，能够保持一定的控制效果和稳定性。

2. 简单性：模糊控制可以利用自然语言的形式来表达控制知识和规则，易于人们理解和调整。

智能控制导论实验报告2012-01-09姓名：常青学号：0815321002班级：08自动化指导老师：方慧娟实验一：模糊控制器设计与实现一、实验目的1.模糊控制的特征、结构以及学习算法2.通过实验掌握模糊自整定PID的工作原理二、实验内容已知系统的传递函数为：1/(10s+1)*e(-0.5s)。

假设系统给定为阶跃值r=30，系统初始值r0=0.试分别设计(1)常规的PID控制器；(2)常规的模糊控制器；(3)比较两种控制器的效果；(4)当通过改变模糊控制器的比例因子时，系统响应有什么变化？三、实验设备Matlab7.0软件/SIMULINK四、实验原理1.模糊控制模糊逻辑控制又称模糊控制，是以模糊集合论，模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一类计算机控制策略，模糊控制是一种非线性控制。

图1-1是模糊控制系统基本结构，由图可知模糊控制器由模糊化，知识库，模糊推理和清晰化（或去模糊化）四个功能模块组成。

针对模糊控制器每个输入，输出,各自定义一个语言变量。

因为对控制输出的判断，往往不仅根据误差的变化，而且还根据误差的变化率来进行综合评判。

所以在模糊控制器的设计中，通常取系统的误差值e 和误差变化率ec 为模糊控制器的两个输入，则在e 的论域上定义语言变量“误差E”，在ec 的论域上定义语言变量“误差变化EC”；在控制量u 的论域上定义语言变量“控制量U”。

通过检测获取被控制量的精确值，然后将此量与给定值比较得到误差信号e，对误差取微分得到误差变化率ec，再经过模糊化处理把分明集输入量转换为模糊集输入量，模糊输入变量根据预先设定的模糊规则，通过模糊逻辑推理获得模糊控制输出量，该模糊输出变量再经过去模糊化处理转换为分明集控制输出量。

2.PID 控制在模拟控制系统中，控制器最常用的控制规律是PID 控制。

PID 控制器是一种线性控制器。

它根据给定值与实际输出值之间的偏差来控制的。

其传递函数的形式是：)11()(s T k s G D I p ++=，PID 控制原理框图如图1-2所示。

BP 神经网络与模糊控制在火灾探测系统中的应用1 Bp 神经网络1.1 Bp 神经网络的概述BP （Back Propagation ）网络是是一种按误差逆向传播算法训练的多层前馈网络，是目前应用最广泛的神经网络模型之一。

BP 网络能学习和存贮大量的输入-输出模式映射关系，而无需事前揭示描述这种映射关系的数学方程。

它的学习规则是使用最速下降法，通过反向传播来不断调整网络的权值和阈值，使网络的误差平方和最小。

BP 神经网络模型拓扑结构包括输入层、隐含层和输出层。

输入层各神经元负责接收来自外界的输入信息，并传递给中间层各神经元；中间层是内部信息处理层，负责信息变换，根据信息变化能力的需求，中间层可以设计为单隐含层或者多隐含层结构；最后一个隐含层传递到输出层各神经元的信息，经进一步处理后，完成一次学习的正向传播处理过程，由输出层向外界输出信息处理结果。

当实际输出与期望输出不符时，进入误差的反向传播阶段。

误差通过输出层，按误差梯度下降的方式修正各层权值，向隐含层、输入层逐层反传。

周而复始的信息正向传播和误差反向传播过程，是各层权值不断调整的过程，也是神经网络学习训练的过程，此过程一直进行到网络输出的误差减少到可以接受的程度，或者预先设定的学习次数为止。

1.2 Bp 神经网络的结构及算法BP 网络可以有多层，但为叙述简捷以三层为例导出计算公式。

设BP 网络为三层网络，输入神经元以i 编号，隐蔽层神经元以j 编号，输出层神经元以k 编号，示意图如图1-1所示，其具体形式在下面给出，隐蔽层第j 个神经元的输入为：∑=ii ji j o w net ，第j 个神经元的输出为)(j j net g o =，输出层第k 个神经元的输入为∑=j kj k o w net ，相应的输出为)(k k net g o =，式中g 为sigmoid 型函数，g(x)=)(11)(Θ+-+=x ex g ,式中ʘ为阈值或偏置值。

智能控制BP算法神经网络训练采用“提前停止”方法提高BP 网络的推广能力。

我们将采用训练函数traingdx 和“提前停止”相结合的方法来训练BP 网络，以提高BP 网络的推广能力。

解：在利用“提前停止”方法时，首先应分别定义训练样本、验证样本或测试样本，其中，验证样本是必不可少的。

在本例中，我们只定义并使用验证样本，即有验证样本输入矢量：val.P = [-0.975:.05:0.975] ，验证样本目标矢量：val.T = sin(2*pi*val.P)+0.1*randn(size(val.P))值得注意的是，尽管“提前停止”方法可以和任何一种BP 网络训练函数一起使用，但是不适合同训练速度过快的算法联合使用，比如trainlm 函数，所以我们采用训练速度相对较慢的变学习速率算法traingdx 函数作为训练函数。

本例的MATLAB 程序如下：close allclearecho onclc% NEWFF——生成一个新的前向神经网络% TRAIN——对BP 神经网络进行训练% SIM——对BP 神经网络进行仿真pause% 敲任意键开始clc% 定义训练样本矢量% P 为输入矢量P = [-1:0.05:1];% T 为目标矢量randn('seed',78341223);T = sin(2*pi*P)+0.1*randn(size(P));% 绘制训练样本数据点plot(P,T,'+');echo offhold on;plot(P,sin(2*pi*P),':'); % 绘制不含噪声的正弦曲线echo onclcpauseclc% 定义验证样本val.P = [-0.975:0.05:0.975]; % 验证样本的输入矢量val.T = sin(2*pi*val.P)+0.1*randn(size(val.P)); % 验证样本的目标矢量pauseclc% 创建一个新的前向神经网络net=newff(minmax(P),[5,1],{'tansig','purelin'},'traingdx');pauseclc% 设置训练参数net.trainParam.epochs = 500;net = init(net);pauseclc% 训练BP 网络[net,tr]=train(net,P,T,[],[],val);pauseclc% 对BP 网络进行仿真A = sim(net,P);% 计算仿真误差E = T - A;MSE=mse(E)pauseclc% 绘制仿真拟合结果曲线close all;plot(P,A,P,T,'+',P,sin(2*pi*P),':');pause;clcecho off运行结果：。