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第1篇一、实训背景随着科技的不断发展，机电一体化技术逐渐成为我国制造业的核心竞争力。
为了提高学生的实际操作能力和工程应用能力，我校特开设了机电智能控制实训课程。
本次实训旨在使学生掌握机电智能控制的基本原理、方法及技能，培养学生的创新意识和团队协作能力。
二、实训目的1. 使学生了解机电智能控制的基本概念、原理和组成；2. 掌握机电智能控制系统的设计、调试和优化方法；3. 培养学生的实际操作能力和工程应用能力；4. 增强学生的创新意识和团队协作能力。
三、实训内容1. 机电智能控制基础知识（1）机电一体化概述（2）传感器技术（3）执行器技术（4）控制器技术2. 机电智能控制系统设计（1）系统需求分析（2）系统总体设计（3）控制器设计（4）传感器与执行器选型3. 机电智能控制系统调试与优化（1）系统调试方法（2）系统优化方法（3）故障诊断与处理四、实训过程1. 实训准备（1）学生分组：将学生分成若干小组，每组4-5人，每组选一名组长。
（2）设备准备：确保实训设备齐全，性能良好。
（3）资料准备：准备好相关教材、参考资料等。
2. 实训实施（1）基础知识学习：组织学生学习机电智能控制基础知识，包括机电一体化、传感器技术、执行器技术、控制器技术等。
（2）系统设计：根据实训要求，各小组完成机电智能控制系统的设计，包括系统需求分析、总体设计、控制器设计、传感器与执行器选型等。
（3）系统调试：各小组根据设计图纸，进行系统组装和调试，确保系统运行稳定。
（4）系统优化：针对调试过程中发现的问题，对各小组的控制系统进行优化，提高系统性能。
（5）故障诊断与处理：针对系统运行过程中出现的故障，进行诊断与处理，提高系统可靠性。
3. 实训总结（1）各小组总结实训过程，分析存在的问题及解决方法。
（2）教师对各组实训成果进行评价，指出优点和不足。
（3）学生撰写实训报告，总结实训收获。
五、实训成果1. 学生掌握了机电智能控制的基本原理、方法及技能。
哈尔滨工业大学工业工程系机电系统控制技术大作业班级：1008401班学号：1100800807姓名：匡野日期：2013.7.14指导教师：崔贤玉成绩：机电系统控制技术大作业要求根据PI 、PD 、PID 调节器的频率特性简述其校正的作用；以近似PID 调节器为例详述其校正的过程；最后以下题的指标要求为例详细设计校正网络及参数。
题：某单位反馈系统的开环传递函数为()11(1)(1)1060KG s s s s =++当输入速度为1rad/s 时，稳态位置误差为e ss ≤1126rad ，相位裕度,0()30c γω≥，幅值穿越频率,20c ω≥rad/s 。
（1）根据稳态精度位置误差求出系统开环放大系数原系统为I型系统，所以。
做出原系统的图，如图所示。
由图可得，错误！未找到引用源。
，错误！未找到引用源。
，原系统不稳定。
（2）选择校正方式虽然采用一级超前校正，无法实现如此大的相位超前；若采用两级超前校正，虽可以实现需要的相位超前，但响应速度将远远超出性能指标的要求，带宽过大，抗高频干扰能力变差，同时需要放大器，系统结构复杂，故不宜采用两级超前校正。
如采用串联滞后校正，虽可实现相位裕量的要求，但响应速度又不能满足要求，同时之后校正装置的转折频率必须远离错误！未找到引用源。
，则校正装置的时间常数错误！未找到引用源。
将大大增加，物理上难以实现，故也不宜采取滞后校正。
因此，现拟采用无源串联滞后-超前网络来校正。
（3）设计滞后-超前校正装置首先选择校正后系统的幅值穿越频率错误！未找到引用源。
从原系统的博德图可以看出，当错误！未找到引用源。
时，原系统的相角为错误！未找到引用源。
故选择校正后的系统幅值穿越频率错误！未找到引用源。
较为方便。
这样在错误！未找到引用源。
处，所需相位超前角应大于或等于错误！未找到引用源。
当错误！未找到引用源。
选定之后，下一步确定滞后-超前校正网络的相位滞后部分打的转折频率错误！未找到引用源。
智能控制技术在机电工程中的应用孙林飞发布时间：2023-06-14T04:13:15.223Z 来源：《工程建设标准化》2023年7期作者：孙林飞[导读] 随着现代社会的发展，智能控制技术已被广泛应用在机电控制系统中，并取得了较好的应用成效。
当前，各行各业普遍接受新技术，采用新技术，大幅度提高了我国的机械设计水平和机械制造水平，全面有效地促进自动化技术的进步。
基于此，本文对智能控制工程与机械电子工程的特点以及智能控制技术在机电工程中的应用进行了分析。
身份证号码：34082319890902xxxx摘要：随着现代社会的发展，智能控制技术已被广泛应用在机电控制系统中，并取得了较好的应用成效。
当前，各行各业普遍接受新技术，采用新技术，大幅度提高了我国的机械设计水平和机械制造水平，全面有效地促进自动化技术的进步。
基于此，本文对智能控制工程与机械电子工程的特点以及智能控制技术在机电工程中的应用进行了分析。
关键词：智能控制技术；机电工程；应用1 智能控制工程与机械电子工程的特点智能控制技术的发展离不开计算机技术的进步，智能控制工程内容丰富，包括智能化系统、自动控制技术、自动传感技术等，因而可以将智能控制工程应用在不同功能的机械中。
在科技突飞猛进的今天，合理运用智能控制系统不仅可以为机械设备的有效运转提供技术基础，还能够应对机械的突发状况，帮助人们快速识别机械故障。
与手动操作相比，智能化系统的优点能够减少人为控制，使机械在系统发出指令时，自动存储各类数据，方便人们在排查机械故障时及时发现有效信息。
当前，我国在智能化技术上实现了突破，但依旧存在问题，因此，需要国家在资金和人才培养方面提供支持。
机械电子工程融合了机械工程技术和电子化技术，在两种技术交汇模式下，设计出符合需要的工程方案。
应用机械电子工程技术，需要安排专门的人员来进行实际操作，这样一方面增加了用工成本，另一方面由于人为因素限制，容易产生失误。
与机械化操作相比，人工操作会降低企业的生产效率，导致企业在激烈的市场竞争中处于劣势地位。
《机电系统控制器与应用》大作业三（2015年春季学期）题目：小彩灯循环闪烁控制姓名：韩威学号：1120810613班级：1208106专业：机械设计制造及其自动化报告提交日期：2015.5.2哈尔滨工业大学大作业要求1.请根据课堂内容，自己选择灯闪烁方式，题目自拟，但拒绝雷同和抄袭，否则均为零分；2.作业最后应包含自己的心得、体会或意见、建议等；3.统一用该模板撰写，每份报告字数不少于2000字，上限不限；4.正文格式：小四号字体，行距为1.25倍行距；5.用A4纸双面打印；左侧装订，1枚钉；6.需同时提交打印稿和电子文档予以存档，电子文档由班长收齐，统一发送至：chenzhg@。
7.此页不得删除。
评语：教师签名：年月日大作业题目：小彩灯循环闪烁控制一、功能利用PLC控制四个灯的循环闪烁。
四个输出端控制四个彩灯，当开关1被按下时从第一个开始灯循环闪烁，每隔一定的时间下一个灯亮保持同样的时间接着下一个灯亮，且每次只有一个灯亮。
当按下另一个开关2后所有的灯都熄灭。
当接通开关1后又重新开始循环。
二、i/o分配三、plc接线图五、梯形图六、调试结果及分析结果：利用PLC 的Q0.0 到Q0.3 四个输出端控制四个彩灯，每隔一秒亮一个并循环。
当接通I0.0后所有的灯都熄灭。
当接通I0.1后又重新从Q0.0开始循环。
分析：上电后sm0.0一直保持接通。
所以t37进行延时计时，延时到后t38启动计时，t38计时到后t38常闭触点断开所以t37断开计时，t37常开触点恢复为常开所以t38 也断开计时。
此时t38 的常闭触点恢复为常闭所以t37 又重新计时，同时计数器C0开始计数一次。
如此的反复计数。
当计数为1时，Q0.0接通。
计数器计数为2是Q0.1接通……如此下去当计数器计数到4时Q0.3接通。
当计数器计到5时时计数器C0 清零。
当按下在线控制面板上的I0.0f（即I0.0）接通，此时计数器，和Q0.0~Q0.3都清零，即没有一个灯亮。
南京工程学院自动化学院《智能控制技术》大作业课 程 名 称:院（系、部、中心）：业: 级: 名: 号: 智能控制技术 康尼学院自动化K 自动化121 刘爽 240120902课程论文成绩评定：指导教师签字:专班姓学2015 年6 月24 日摘要模糊控制是以模糊集合论作为它的数学基础，用语言规则表示方法和先进的计算机技术，由模糊推理进行决策的一种高级控制策。
模糊控制作为以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制，它已成为目前实现智能控制的一种重要而又有效的形式尤其是模糊控制和神经网络、遗传算法及混沌理论等新学科的融合，正在显示出其巨大的应用潜力。
实质上模糊控制是一种非线性控制，从属于智能控制的范畴。
模糊控制的一大特点是既具有系统化的理论，又有着大量实际应用背景。
本文简要回顾了模糊控制理论的发展，详细介绍了模糊控制理论的原理和模糊控制器的设计步骤，分析了模糊控制理论的优缺点以及模糊控制需要完善或继续研究的内容，根据各种模糊控制器的不同特点，对模糊控制的应用进行了分类，并分析了各类模糊控制器的应用效能.最后，展望了模糊控制的发展趋势与动 ^态。
关键词：模糊控制；模糊控制理论；模糊控制系统；模糊控制理论的发展第一节引言1.1模糊控制系统简介模糊控制系统是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。
自从美国加利福尼亚大学控制论专家L.A.Zadeh教授在1965年提出的《Fuzzy Set》开创了模糊数学的历史，吸引了众多的学者对其进行研究，使其理论和方法日益完善，并且广泛的应用于自然科学和社会科学的各个领域，尤其是第五代计算机的研制和知识工程开发等领域占有特殊重要的地位。
把模糊逻辑应用于控制领域则始于1973年。
1974年英国的E.H.Mamdani成功地将模糊控制应用于锅炉和蒸汽机的控制。
此后20年来，模糊控制不断发展并在许多领域中得到成功应用。
由于模糊逻辑本身提供了由专家构造语言信息并将其转化为控制策略的一种体系理论方法，因而能够解决许多复杂而无法建立精确数学模型系统的控制问题，所以它是处理推理系统和控制系统中不精确和不确定性的一种有效方法。
《机电控制技术》课程大作业一基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：1108110学号：**********姓名：***2013-06-17设一转速、电流双闭环直流调速系统，采用双极式H 桥PWM 方式驱动，已知电动机参数为：设一转速、电流双闭环直流调速系统，采用双极式H 桥PWM 方式驱动，已知电动机参数为：额定功率200W ； 额定电压48V ； 额定电流4A ； 额定转速n=500r/min ；电枢回路总电阻R=0.8Ω；(本次选为8Ω） 允许电流过载倍数λ=2； 电势系数=e C 0.04Vmin/r ； 电磁时间常数=L T 0.008s ； 机电时间常数=m T 0.5；电流反馈滤波时间常数=oi T 0.2ms ； 转速反馈滤波时间常数=on T 1ms ；要求转速调节器和电流调节器的最大输入电压==**im nm U U 10V ；两调节器的输出限幅电压为10V ； PWM 功率变换器的开关频率=f 10kHz ； 放大倍数=s K 4.8。
试对该系统进行动态参数设计，设计指标： 稳态无静差； 电流超调量≤i σ5%；空载起动到额定转速时的转速超调量σ ≤ 25%； 过渡过程时间=s t 0.5 s 。
1.计算电流和转速反馈系数电流反馈系数：）（A V I U nom im /25.14210*=⨯==λβ 转速反馈系数：)/min (02.050010*r V n U nom nm ===α2.电流环的动态校正过程和设计结果 2.1确定时间常数由题给电流反馈滤波时间常数s ms T oi 0002.02.0==， 调制周期s f T s 0001.010114===， 按电流环小时间常数的近似处理方法，有s T T T oi s i 0003.00002.00001.0=+=+=∑2.2选择电流调节器结构电流环可按Ⅰ型系统进行设计。
《智能控制》大作业姓名:徐东班级: 自动化103 学号:1、 简答题:1.1.依据现在智能控制系统研究和发展, 智能控制系统关键有哪些方面工作可做深入探索和开展？答: 1）智能控制基础理论和方法研究。
2）智能控制系统结构研究。
3）基于知识系统及教授控制。
4）基于模糊系统智能控制。
5）基于学习及适应性智能控制。
6)基于神经网络智能控制系统。
7）基于信息论和进化论学习控制器研究。
8）其她, 如计算机智能集成制造系统、 智能计算系统、 智能并行控制、 智能容错控制、 智能机器人等。
1.2.画出模糊控制系统基础结构图, 并简述模糊控制器各组成部分所表示意思？ 答:模糊化接口: 经过在控制器输入、 输出论域上定义语言变量, 来将正确输入、 输出值转换为模糊语言值。
模糊推理: 依据控制规则中蕴涵输入、 输出模糊关系和实际输入模糊取值, 经过模糊推理, 得到输出模糊状态。
规则库: 规则库由若干条控制规则组成, 这些控制规则依据人类控制教授额经验总结得出, 根据IF …is …and …is …THEN …is …形式表示。
清楚化接口: 经过清楚化方法把由模糊推理得到模糊输出值转化成正确控制值暑假给对象。
1.3.画出感知器基础结构模型, 并简述其算法过程。
答: x1 x2`` xn算法过程: 1）给定初始值2）输入一样本X 和它期望输出d 。
3）计算实际输出模糊化接口 模糊推理清楚化接口 ℇ Ө4）修正权W5）转到2）直到W 对一切样本均稳定不变或稳定在一个精度范围为止。
1.4．画出三层BP 神经网络基础结构图, 并试写出各层之间输入输出函数关系？第1层（输入层）:(1)(1)i i i Out In x == i=1,2,…,n 第2层（隐层）: (2)(1)(1)(2)(2)1,()nj ij i j j j i In w Out Out In θφ==-=∑j=1,2,…,l第3层（输出层）: (2)(1)11()l nk jk ij i j j i y w w x φθ===-∑∑1.5.神经网络系统含有哪些基础特征, 以及神经网络在控制系统中含有哪些作用？答: 神经系统含有基础特征: 1）非线性映射迫近能力。
"多功能老年座椅"项目研发计划书及系统方案设计具体作业要求目录“双坐标数控工作台”项目研发计划书及系统方案设计 (1)一、项目开发目的： (1)二、项目研发的目标及要求： (1)三、项目的方案设计： (1)3.1机械平台部分： (1)3.1.1机械平台总体方案设计：................................................................................. 错误！未定义书签。
3.1.1.1丝杠传动方案设计.................................................................................. 错误！未定义书签。
3.1.1.2执行元件方案设计.................................................................................. 错误！未定义书签。
3.1.1.3电机的选择.............................................................................................. 错误！未定义书签。
3.2控制方案设计.....................................................................................................错误！未定义书签。
3.3控制实现方案设计............................................................................................错误！未定义书签。
四、关键技术与工作难点： (5)五、分工安排： (5)六、项目进度安排： (6)七、项目经费预算： (6)参考文献 (6)"多功能老年座椅"项目研发计划书及系统方案设计一、项目开发目的：讲一下背景……语言在调整一下针对当今中国老龄化问题严重的国情下，设计一款助老助残的机电一体化装备，“多功能老年座椅”，该装备可以通过智能化技术代替护工或者协助护工进行老年人的护理，帮助老年人提高自理生活的能力。
《机电控制技术》课程大作业二四相反应式步进电机环形分配器的设计与分析学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：1108110学号：1110811005姓名：崔晓蒙2013-06-18一．设计任务书1. 设置该大作业的目的步进电机主要应用在开环位置控制系统中，采用步进电机的开环系统，结构简单、调试方便、工作可靠、成本低。
步进电机开环位置控制系统主要由环形分配器、驱动电路和电机三部分组成。
环形分配器的励磁状态决定了步进电机转角、转速、转动方向以及运行的平稳性。
因此，该大作业要求学生针对四相八拍反应式步进电机，自行设计基于小规模集成电路的步进电机环形分配器，通过此大作业，让学生体会步进电机的单步运行的概念，体会步距角、运行频率与转速的关系，掌握环形分配器的输入和输出信号形式。
2. 大作业题目及具体内容设一由环形分配器、驱动电路和四相反应式步进电机组成的开环控制系统，试设计该系统的环形分配器，实现以下功能。
（1）步进电机组成的开环控制系统具有上电复位和手动复位功能；（2）步进电机组成的开环控制系统具有正反转控制功能；3. 具体要求(1) 画出四相八拍反应式步进电机励磁状态转换表；(2) 确定复位状态；(3) 设计上电复位和手动复位电路，设置手动复位开关；(4) 通过卡诺图或布尔代数化简，写出各项的逻辑表达式；(5) 作逻辑图；(6) 在布置作业后提交详细书面报告，要求单面打印并在左侧装订。
二．设计说明书1.四相八拍步进电机励磁状态转换表: A AB B BC C CD D DA A −−→−−→−−→−−→−−→−−→−−→−−→←−−←−−←−−←−−←−−←−−←−−←−−表1 状态转换表2.确定复位状态每次均复位到A 相，复位状态为ABCD=1000，即步进电机A 相绕阻工作，用其非状态表示则为0111=D C B A ，其他绕阻断电。
3.上电复位和手动复位电路4.卡诺图环形分配器采取次状态受现状态控制的方式对电机脉冲进行控制，根据上面的真值表，列出卡诺图，得到A'、B'、C 、'D'的逻辑表达式如下：C B TD C T A ⋅='C D T D A T B ⋅='A D TB A TC ⋅='A B T B C T D ⋅='5.做逻辑图5.1正常工作时：D触发器的PR和CLR端口都是高电平，步进电机的下一状态又现状态按照真值表中的逻辑表达式进行控制，完成预定的功能。
三自由度平动机械手工作台机电系统设计科目：机电一体化班级：机械工程五班成员:罗欣201325070530卢国文201325070501赵效鲁201325070509贾静然201325070502目录一、设计任务 (3)1、题目 (3)2、任务 (3)3、主参数 (3)二、产品总功能的确定 (4)1、单坐标定位。
(4)2、三平面直线插补和圆弧插补。
(4)三、总体方案的确定 (7)1、机械传动部件的选择 (7)2、动力装置的选择 (7)3、.检测与传感装置的选择 (8)4、.控制与信息处理装置的选择 (8)四、机械传动部件的计算与选型 (9)1、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9)2、步进电机的计算与选型 (12)五、检测与传感装置的计算与选型 (16)1、速度的检测与传感装置 (16)、2.位移的检测与传感装置 (18)六、控制与信息处理装置的选择 (21)1、速度控制 (21)2、CPU的选择 (27)七、工作台系统的功能框图 (28)八、工作台装配图的绘制 (28)九、部分源代码 (29)十、感悟与总结 (33)十一、参考文献 (33)一、设计任务1、题目三自由度平动机械手工作台机电系统设计2、任务设计一种适用于机械手空间平动的工作台3、主参数（1）、X、Y、Z方向脉冲当量:= = =0.005mm/脉冲（2）、X、Y、Z方向的定位精度均为：0.01mm（3）、工作台空载最快移动速度:= = =3000mm/min（4）、工作台负载最快移动速度：= = =400mm/min（5）、工作台空间尺寸：500mm500mm500mm（6）、工作台工作空间尺寸：400mm400mm400mm （7）、空载启动时间：Δt=25ms二、产品总功能的确定1、单坐标定位。
2、三平面直线插补和圆弧插补。
本例中采用逐点比较法进行直线和圆弧的插补（1）逐点比较法插补的基本原理逐点比较法插补的基本思路是：在从起点到终点的路程中，根据机械手当前位置与给定轨迹的偏离情况，并为消除这个偏离，在其中一个坐标轴上走一小步,这样一步步直到终点，每一步都是用给定轨迹对实际轨迹进行修正.每一步作为一个插补计算循环。
智能控制及装备概述摘要：本文对智能控制的发展历史进行回顾，并简要介绍智能控制的性能与特点，以及相对于传统控制的优势，列举了智能控制中常用的算法，包括模糊控制、基于知识的专家控制、神经网络控制和集成智能控制和基于遗传算法和迭代的学习控制等。
结合智能控制现状分析，预测了智能控制未来发展的主要趋势以及应用领域。
另外，结合智能装备的发展现状以及德国“工业4.0”和中国制造2025介绍未来制造装备发展情况。
最后，结合汽车主动悬架系统智能控制进行介绍，结合模糊单神经控制算法实现不同路面的减震控制。
关键字：智能控制发展现状发展历史智能装备主动悬架系统1. 智能控制的发展概况智能控制是自动控制发展的高级阶段，是人工智能、控制论、信息论、系统论、仿生学、进化计算和计算机等多种学科的高度综合与集成，是一门新兴的边缘交叉学科。
智能控制是当今国内、外自动化学科中的一个十分活跃和具有挑战性的领域，代表着当今科学和技术发展的最新方向之一。
它不仅包含了自动控制、人工智能、系统理论和计算机科学的内容，而且还从生物学等学科汲取丰富的营养，正在成为自动化领域中最兴旺和发展最迅速的一个分支学科。
对于智能制造的定义，斯坦福大学人工智能研究中心的Nilsson教授认为，人工智能是关于知识的科学，是怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学；MIT的Winston教授指出：人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才做的智能性工作。
一个系统如果具有感知环境、不断获得信息以减小不确定性和计划、产生以及执行控制行为的能力，即称为智能控制系统。
智能控制技术是在向人脑学习的过程中不断发展起来的，人脑是一个超级智能控制系统，具有实时推理、决策、学习和记忆等功能，能适应各种复杂的控制环境；Saridis 认为智能控制系统是通过驱动自主智能机来实现其目标而无需操作人员参与的系统；傅京孙把智能控制概括为自动控制（AC，Automatic Control）和人工智能（AI，Artificial Intelligent）的交集，即：IC=AI∩AC；萨里迪斯等人于1977年从机器智能的角度出发，对傅的二元交集论进行了扩展，提出三元交集的智能控制概念，即把智能控制看作为人工智能、自动控制和运筹学的交点。
⾃动化智能控制⼤作业《智能控制》⼤作业1、简答题：1.1.根据⽬前智能控制系统的研究和发展，智能控制系统有哪些类型以及智能控制系统主要有哪些⽅⾯的⼯作可做进⼀步的探索和开展？答: 智能控制系统的类型:①基于信息论的分级递阶智能控制②以模糊系统理论为基础的模糊逻辑控制③基于脑模型的神经⽹络控制④基于知识⼯程的专家控制⑤基于规则的仿⼈智能控制⑥各种⽅法的综合集成智能控制系统的探索和开展:①离散事件和连续时间混杂系统的分析与设计；②基于故障诊断的系统组态理论和容错控制⽅法；③基于实时信息学习的规则⾃动⽣成与修改⽅法；④基于模糊逻辑和神经⽹络以及软计算的智能控制⽅法；⑤基于推理的系统优化⽅法；⑥在⼀定结构模式条件下，系统有关性质（如稳定性等）的分析⽅法等。
1.2.⽐较智能控制与传统控制的特点？答：智能控制与传统控制的特点。
传统控制：经典反馈控制和现代理论控制。
它们的主要特征是基于精确的系统数学模型的控制。
适于解决线性、时不变等相对简单的控制问题。
智能控制：以上问题⽤智能的⽅法同样可以解决。
智能控制是对传统控制理论的发展，传统控制是智能控制的⼀个组成部分，在这个意义下，两者可以统⼀在智能控制的框架下。
1.3.简述模糊集合的基本定义以及与⾪属函数之间的相互关系。
答：模糊集合：模糊集合是⽤从0 到1 之间连续变化的值描述某元素属于特定集合的程度，是描述和处理概念模糊或界限不清事物的数学⼯具。
相互关系：表⽰⾪属度函数的模糊集合必须是凸模糊集合；模糊集合是由其⾪属函数刻画的1.4.画出模糊控制系统的基本结构图，并简述模糊控制器各组成部分所表⽰的意思？答：基本结构图：（1) 模糊化接⼝：模糊化接⼝就是通过在控制器的输⼊、输出论域上定义语⾔变量，来将精确的输⼊、输出值转换为模糊的语⾔值。
(2) 规则库：由数据库和语⾔（模糊）控制规则库组成。
数据库为语⾔控制规则的论域离散化和⾪属函数提供必要的定义。
语⾔控制规则标记控制⽬标和领域专家的控制策略。
东北林业大学机电工程学院智能控制大作业2智能控制导论大作业机电工程学院电气工程及其自动化_班**2010____设计神经网络控制系统基于单神经元自适应PID电加热炉炉温控制系统系统分析：用于力学性能实验的电加热炉主要用来测试合金钢在一定压力和温度下的力学性能。
把被测的合金钢放在一定温度的炉子中，然后通过杠杆和砝码给试样施加一定的压力，观察需要多长时间拉断。
拉断时间越长，说明试样力学性能越好，反之亦然。
这种设备称作高温力学试样机。
它由平台、杠杆、砝码、试样和电加热炉组成。
电加热炉本身由上下两组炉丝进行加热，炉温由改变上下段炉丝供热功率来调节，用上下两组热电偶检测炉内温度，因此，电加热炉为一双输入双输出的受控对象。
工业电加热炉的简化结构如图1所示。
图中（b），U1、U2为上下两组炉丝的输入电压，y1、y2为热电偶检测的温度值。
由于电加热炉内部的热量流动及工艺、结构等方面的原因，造成上部y1—U1与下部y2—U2之间具有较强的耦合作用。
该加热过程是一个2×2的带时间滞后的多变量强耦合系统，在某一工况下，经简化的模型可以表示为y1（k）=0.368y1（k—1）+0.1y1（k—2）+0.1U1（k—1）+0.632U1（k—2）+0.05U2（k—1）+0.2U2（k—2）y2（k）=0.368y2（k—1）+0.26y2（k—2）+0.1U2（k—1）+0.632U2（k—2）+0.03U2（k—1）+U1（k—2）图1 电热炉简化结构（a）结构（b）简化结构为消除给定值扰动时对其他回路被调量的影响，必须对系统进行解耦控制。
由前馈补偿解耦法原理（如图2所示）可得G21(s)+D2G22(s)=0G12(s)+D1G11(s)=0由以上两式可以分解出解耦补偿器的数学模型为图2前馈补偿器解耦原理图D2=—G21（s）/G22(s) D1=—G12(s)/G11（s）采用了前馈矩阵补偿以后，系统的传递矩阵变成了对角阵。
智能控制理论与技术设计报告学院自动化学院专业控制科学与工程班级1303姓名聂鹏指导教师徐华中2014 年 2 月20 日武汉理工大学硕士研究生试题课程名称：智能控制理论与技术专业：双控1303班学号：1049721303692 姓名：聂鹏一、简答题（每小题10分）1．智能控制由哪几部分组成？各自的特点是什么？答：智能控制系统由广义对象、传感器、感知信息处理、认知、通信接口、规划和控制和执行器等七个功能模块组成；各部分的特点是：广义对象——包括通常意义下的控制对象和外部环境；传感器——包括关节传感器、力传感器、视觉传感器、距离传感器、触觉传感器等；感知信息处理——将传感器得到的原始信息加以处理；认知——主要用来接收和储存信息、知识、经验和数据，并对它们进行分析、推理，作出行动的决策，送至规划和控制部分；通信接口——除建立人机之间的联系外，还建立系统各模块之间的联系；规划和控制——是整个系统的核心，它根据给定的任务要求、反馈的信息以及经验知识，进行自动搜索，推理决策，动作规划，最终产生具体的控制作用；执行器——将产生的控制作用于控制对象。
2. 智能控制是在什么背景下产生的？答:传统控制理论在应用中面临的难题包括:(1) 传统控制系统的设计与分析是建立在精确的系统数学模型基础上的,而实际系统由于存在复杂性、非线性、时变性、不确定性和不完全性等,一般无法获得精确的数学模型。
(2) 研究这类系统时,必须提出并遵循一些比较苛刻的假设,而这些假设在应用中往往与实际不相吻合。
(3) 对于某些复杂的和包含不确定性的对象,根本无法以传统数学模型来表示,即无法解决建模问题。
(4) 为了提高性能,传统控制系统可能变得很复杂,从而增加了设备的初投资和维修费用,降低系统的可靠性。
传统控制理论在应用中面临的难题的解决,不仅需要发展控制理论与方法,而且需要开发与应用计算机科学与工程的最新成果。
人工智能的产生和发展正在为自动控制系统的智能化提供有力支持。
目 录题目一: (1)一、系统设计及仿真分析 ............................................... 错误!未定义书签。
1.确定被控系统状态空间体现式 (1)2.系统能控、能观性鉴别 (1)3.系统极点配置 (1)4.确定状态反馈增益矩阵 (2)5.确定输入变换线性放大器K (2)6.验证跟踪单位斜坡输入信号旳稳态误差 (2)7、运用SIMULINK 建立控制系统旳动态仿真模型 ....................错误!未定义书签。
（1）跟踪单位阶跃信号旳动态仿真分析 ..................................错误!未定义书签。
（2）跟踪单位斜坡信号旳动态仿真分析 ..................................错误!未定义书签。
二、采用全维状态观测器旳状态反馈系统....................... 错误!未定义书签。
1.配置闭环系统状态观测器极点 (4)2.确定观测器偏差反馈增益矩阵G (4)3.运用SIMULINK 建立系统动态仿真模型 (5)（1）对单位阶跃输入信号仿真分析 ..........................................错误!未定义书签。
（2）对单位斜坡输入信号仿真分析 ..........................................错误!未定义书签。
4.与采用直接状态反馈旳控制系统仿真成果比较 (7)（1）0)0(=x 且0)0(ˆ=x时旳仿真成果比较 ...............................错误!未定义书签。
（2）0)0(=x 且[]222)0(ˆ=x时旳仿真成果比较 ...................错误!未定义书签。
5.单位阶跃输入作用下状态估值误差收敛性分析 (8)（1）收敛过程分析......................................................................错误!未定义书签。
《智能控制》大作业姓名：班级：学号:1、简答题：1.1.根据目前智能控制系统的研究和发展，智能控制系统主要有哪些方面的工作可做进一步的探索和开展？答：1）开展智能控制理论与应用研究。
2）充分运用神经生理学、心理学、认识科学和人工智能等学科的基本理论，深入研究人类解决问题时表现出来的经验、技巧、策略，建立切实可行的智能控制的体系结构。
3）把所有的知识工程、模糊系统、信息论，进化论、神经网络理论和技术与传统的控制理论相结合，充分利用现有的控制理论，研究适合于当前的计算机资源条件的智能控制策略和系统。
4)研究人——机交互式的智能控制系统和学习系统，以不断提高智能控制系统的智能水平。
5）研究适合智能系统的并行处理机、信号处理器、智能传感器和智能开发工具软件，以解决智能控制系统在实际应用中的问题，使智能控制得到更广泛的应用。
1.2.画出模糊控制系统的基本结构图，并简述模糊控制器各组成部分所表示的意思？模糊控制单元由规则库、模糊化接口、模糊推理和清晰化接口4个功能模块组成，模糊控制单元首先将输入信息，模糊化，然后经模糊推理规则，给出模糊输出，再将模糊指令化，控制操作变量。
1、规则库（rule base）：由若干条控制规则组成，这些控制规则根据人类控制专家的经验总结得出，按照IF …is …AND …is …THEN …is…的形式表达。
2、模糊推理：以模糊集合论为基础描述工具，对以一般集合论为基础描述工具的数理逻辑进行扩展，从而建立了模糊推理理论。
根据模糊输入和规则库中蕴涵的输入输出关系，通过第二章描述的模糊推理方法得到模糊控制器的输出模糊值。
模糊推理是模糊控制器的核心，它具有模拟人的基于模糊概念的推理能力。
该推理过程是基于模糊逻辑中的蕴含关系及推理规则来进行的。
3、模糊化接口（Fuzzification）：这部分的作用是将输入的精确量转化成模糊化量。
其中输入量包括外界的参考输入，系统的输出或状态等。
清晰化（解模糊接口）4、清晰化接口：清晰化的作用是将模糊推理得到的控制量（模糊量）变换为实际用于控制的清晰量。
智能控制及装备概述摘要：本文对智能控制的发展历史进行回顾，并简要介绍智能控制的性能与特点，以及相对于传统控制的优势，列举了智能控制中常用的算法，包括模糊控制、基于知识的专家控制、神经网络控制和集成智能控制和基于遗传算法和迭代的学习控制等。
结合智能控制现状分析，预测了智能控制未来发展的主要趋势以及应用领域。
另外，结合智能装备的发展现状以及德国“工业 4.0 ”和中国制造2025介绍未来制造装备发展情况。
最后，结合汽车主动悬架系统智能控制进行介绍，结合模糊单神经控制算法实现不同路面的减震控制。
关键字：智能控制发展现状发展历史智能装备主动悬架系统1. 智能控制的发展概况智能控制是自动控制发展的高级阶段，是人工智能、控制论、信息论、系统论、仿生学、进化计算和计算机等多种学科的高度综合与集成，是一门新兴的边缘交叉学科。
智能控制是当今国内、外自动化学科中的一个十分活跃和具有挑战性的领域，代表着当今科学和技术发展的最新方向之一。
它不仅包含了自动控制、人工智能、系统理论和计算机科学的内容，而且还从生物学等学科汲取丰富的营养，正在成为自动化领域中最兴旺和发展最迅速的一个分支学科。
对于智能制造的定义，斯坦福大学人工智能研究中心的Nilsson教授认为，人工智能是关于知识的科学，是怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学；MIT的Winston教授指出：人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才做的智能性工作。
一个系统如果具有感知环境、不断获得信息以减小不确定性和计划、产生以及执行控制行为的能力，即称为智能控制系统。
智能控制技术是在向人脑学习的过程中不断发展起来的，人脑是一个超级智能控制系统，具有实时推理、决策、学习和记忆等功能，能适应各种复杂的控制环境；Saridis认为智能控制系统是通过驱动自主智能机来实现其目标而无需操作人员参与的系统；傅京孙把智能控制概括为自动控制( AC, Automatic Control )和人工智能(AI, Artificial Intelligent )的交集，即:IC=AI Q AC 萨里迪斯等人于1977年从机器智能的角度出发，对傅的二元交集论进行了扩展，提出三元交集的智能控制概念，即把智能控制看作为人工智能、自动控制和运筹学的交点。
即：IC=AI Q CT Q OR式中，CT为控制论(Cybernetics Theory ), OR为运筹学(Operation Research )。
表达了智能增加而精度降低这一著名原则。
下图为智能控制的二元结构与三元结构。
图1智能控制的二元结构和三元结构智能控制是人们要求越来越高的控制性能和针对被控系统的高度复杂化，高度不确定性的情况下产生的，是人工智能渗入到应用科技领域的必然结果。
并在常规控制理论的基础上得到进一步的发展和提高。
进入21世纪以来，人类在智能控制理论方面的飞速发展，使得智能控制技术在具体应用上如鱼得水，己经开始渗透到人们的日常生活之中，从卫星智能控制，至9机器人足球比赛，再到智能家居机器人，都标志着智能控制技术的飞速发展。
目前，智能控制的研究以认知科学、心理学、社会学、系统学、语言学和哲学为基础，有效的把数字技术、远程通信、计算机网络、数据库、计算机图形学、语音与听觉、机器人学、过程控制等技术有机的结合，提供了解决复杂问题的有效手段。
智能控制的发展历史分可为4个阶段：第一阶段为智能控制的萌芽阶段20世纪40〜50年代，以频率法为代表的单变量系统控制理论逐步发展起来，并且成功地用在雷达及火力控制系统上，形成了今天所说的古典控制理论。
1956年以前，英国数学家图灵 (A. M. Turing )为现代人工智能作了大量开拓性的贡献。
20世纪60〜70年代，数学家们在控制理论发展中占了主导地位，形成了以状态空间法为代表的现代控制理论，它建立在严密精确的数学模型之上，从而造成了理论与实践之间的巨大分歧。
1961年以后，人工智能主要内容涉及知识工程、自然语言理解等。
人们研究人工智能方法也分为结构模拟派和功能模拟派，分别从脑的结构和脑的功能入手进行研究。
20世纪70年代后，又出现了大系统理论。
但是，由于这种理论解决实际问题的能力更弱，很快被人们放到了一边。
第二阶段为智能控制的发展初期(1965〜1979年)建立于严密的数学理论上的控制理论发展受到挫折，而模拟人类智能的人工智能却迅速发展起来。
控制理论从人工智能中吸取营养寻求发展成为必然。
工业系统往往呈现高维、非线性、分布参数、时变、不确定性等复杂特征。
特别是非线性对控制结果的影响复杂，控制工程人员很难深入理解，更谈不上设计出合适的控制算法。
不确定性是最难以解决的问题，也是导致大系统理论失败的根本原因。
但是，对这些问题用工程控制专家经验来解决则往往是成功的，人是最聪明的控制器，模仿人是一种途径。
1965年，美国普渡大学的傅京孙(K. S. Fu)教授首先提出了学习控制的概念，引入了人工智能的直觉推理，提出把人工智能的直觉推理规则方法用于学习控制系统。
次年，Mendel在空间飞行器的学习控制中应用了人工智能技术，并提出了人工智能控制的新概念；同年，Leo ndes和Men del首次使用了智能控制(Intelligent Control ) —词，并把记忆、目标分解等技术用于学习控制系统；这些反映了智能控制思想的早期萌芽，被称为智能控制的孕育期。
20世纪70年代关于智能控制的研究是对60年代这一思想雏形的进一步深化。
1956年，国际知名华裔科学家傅京孙首先提出把人工智能的启发式推理规则用于学习控制系统。
1971年。
他进一步论述了人工智能与自动控制的交接关系。
此后，许多自动控制研究人员加入了研究智能控制机理及其应用的行列，并取得一些重要进展第三阶段智能控制新学科的条件已渐趋成熟，1985年8月，IEEE在美国纽约召开了第一届智能控制学术讨论会。
来自美国的60多位从事自动控制人工智能和运筹学研究的教授、专家和学者赴会。
会上集中讨论了智能控制原理和智能控制系统的结构。
1987年1月，在美国费城由IEEE控制系统学会和计算机学会联合召开了智能控制国际学术讨论会。
这是智能控制的第一次国际会议。
来自美国、欧洲、日本、中国和其它发展中国家的150位代表出席了这次学术盛会。
这次会议是个里程碑，它表明智能控制已作为一门新学科正式登上国际科学舞台。
之后，这一国际讨论会每年举行一次。
第四阶段为智能控制进入新的发展阶段进入20世纪90年代，关于智能控制的研究论文、著作、会议、期刊大量涌现，应用对象也更加广泛，从工业过程控制、机器人控制、航空航天器控制到故障诊断、管理决策等均有涉及，并取得了较好的效果。
国内对智能控制研究，近年来也十分活跃，除了举行各种与智能控制有关的学术会议外。
还有一些单位（如浙江大学清华大学、重庆大学、中国科学院自动化所、华东化工学院、上海交通大学和中南工业大学等）已取得一批重要研究成果。
智能控制作为独立的新学科，在国内也正在形成。
2. 智能控制的性能和特点智能控制的主要性能主要包括以下三点[1]，依次是：（1）系统对一个未知环境提供的信息进行识别、记忆、学习，并利用积累的经验进一步改善自身性能的能力，即在经历某种变化后，变化后的系统性能应优于变化前的系统性能。
（2）适应功能：系统应具有适应受控对象动力学特性变化、环境变化和运行条件变化的能力。
这种智能行为是不依赖模型的自适应估计，较传统的自适应控制有更广泛的意义。
（3）组织功能：对于复杂任务和分散的传感信息具有自组织和协调功能，使系统具有主动性和灵活性。
除以上功能外，智能控制系统还应具有实时性、容错性、鲁棒性和友好的人机界面。
除以上功能外，智能控制系统还应具有相当的在线实时响应能力和友好的人机界面，以保证人机互助和人机协同工作。
智能控制的主要特点主要包括以下三点[1]，分别是：（1）智能控制具有混合控制特点。
智能控制是同时具有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型表示的混合控制过程，也往往是那些含有复杂性、不完全性、模糊性或不确定性以及不存在已知算法的非数值过程，并以知识进行推理，以启发来引导求解过程。
（2）智能控制的核心在高层控制，即组织级。
高层控制的任务在于对实际环境或过程进行组织，即决策和规划，实现广义问题求解。
这些问题的求解过程与人脑的思维过程具有一定的相似性，即具有不同程度的“智能” 。
（3）智能控制是一门边缘交叉学科。
智能控制涉及许多的相关学科。
智能控制的发展需要各相关学科的配合与支援。
智能控制也是目前自动控制发展的最前沿阶段。
3. 智能控制的主要方法智能控制技术的主要方法有模糊控制、基于知识的专家控制、神经网络控制和集成智能控制和基于遗传算法和迭代的学习控制，除此之外常用的优化算法还有蚁群算法、免疫算法等，下面对典型智能控制算法进行简要概括。
3.1模糊控制模糊控制以模糊集合、模糊语言变量、模糊推理为其理论基础，以先验知识和专家经验作为控制规则。
其基本思想是用机器模拟人对系统的控制，就是在被控对象的模糊模型的基础上运用模糊控制器近似推理等手段，实现系统控制。
在实现模糊控制时主要考虑模糊变量的隶属度函数的确定，以及控制规则的制定，二者缺一不可[2]。
图2模糊控制系统的原理框图模糊控制的特点是：（1 ）提供了一种实现基于自然语言描述规则的控制规律的新机制。
（2）提供了一种非线性控制器，这种控制器一般用于控制含有不确定性和难以用传统非线性理论处理的场合。
3.2专家控制专家控制是将专家系统的理论技术与控制理论技术相结合，仿效专家的经验，实现对系统控制的一种智能控制。
主体由知识库和推理机构组成，通过对知识的获取与组织，按某种策略适时选用恰当的规则进行推理，以实现对控制对象的控制。
专家控制可以灵活地选取控制率，灵活性高，可通过调整控制器的参数，适应对象特性及环境的变化，适应性好，通过专家规则，系统可以在非线性、大偏差的情况下可靠地工作，鲁棒性强【3]o图3专家系统结构知识库包括规则库和数据库两部分。
其中规则库存放专家经验和判断性知识；数据库存放用说明问题状态、事实、概念和各种条件和尝试的数据。
推理机包括解释程序和调度程序，用于问题模型的推理和求解。
专家控制是将专家系统的设计规范和运行机制与传统的控制理论和技术相结合而成的实时设计和实现方法。
实质是基于控制对象和控制规律的各种知识，并用智能的方式利用这些知识，以求得控制系统尽可能的优化和实用化。
基本思想把有经验的控制工程师放在控制环节中，给他提供一个包括控制、辨识、测量、监控和设计各种算法在内的工具箱，然后由他确定何时采用何种工具。
专家控制的特点是（1）具有领域专家级的专业知识，能进行符号处理和启发式推理。
（2）具有获取知识能力，具有灵活性、透明性和交互性。
