一、 概述 瑞典学者K.J.Astrom在1983年首先把人工智能中的专家系统引入智 能控制领域，于1986年提出“专家控制”的概念，构成一种智能控制方 法。 专家控制(Expert Control)是智能控制的一个重要分支，又称专家 智能控制。所谓专家控制，是将专家系统的理论和技术同控制理论、方 法与技术相结合，在未知环境下，仿效专家的经验，实现对系统的控制。 Feigenbaum认为：专家系统的力量是从它处理的知识中产生的，而不 是从某种形式主义及其使用的参考模式中产生的
一、概述 瑞典学者K.J.Astrom在1983年首先把人工智能中的专家系统引入智 能控制领域，于1986年提出“专家控制”的概念，构成一种智能控制方 法。 专家控制（Expert Control）是智能控制的一个重要分支，又称专家 智能控制。所谓专家控制，是将专家系统的理论和技术同控制理论、方 法与技术相结合，在未知环境下，仿效专家的经验，实现对系统的控制。 Feigenbaum认为：专家系统的力量是从它处理的知识中产生的，而不 是从某种形式主义及其使用的参考模式中产生的
传统控制 专家控制 在传统控制系统中，系统的运行排 专家控制试图在传统控制的 斥了人的干预，人-机之间缺乏交互。 基础上“加入”一个富有经验的 控制器对被控对象在环境中的参数、 控制工程师，实现控制的功能， 结构的变化缺乏应变能力。 它由知识库和推理机构构成主体 传统控制理论的不足，在于它必须 框架，通过对控制领域知识（先 依赖于被控对象严格的数学模型，试 验经验、动态信息、目标等)的 图对精确模型来求取最优的控制效果。 获取与组织，按某种策略及时地 而实际的被控对象存在着许多难以建 选用恰当的规则进行推理输出， 模的因素。 实现对实际对象的控制
传统控制 专家控制 专家控制试图在传统控制的 基础上“加入”一个富有经验的 控制工程师，实现控制的功能， 它由知识库和推理机构构成主体 框架，通过对控制领域知识（先 验经验、动态信息、目标等）的 获取与组织，按某种策略及时地 选用恰当的规则进行推理输出， 实现对实际对象的控制。 在传统控制系统中，系统的运行排 斥了人的干预，人-机之间缺乏交互。 控制器对被控对象在环境中的参数、 结构的变化缺乏应变能力。 传统控制理论的不足，在于它必须 依赖于被控对象严格的数学模型，试 图对精确模型来求取最优的控制效果。 而实际的被控对象存在着许多难以建 模的因素
STEP1.从控制现场采集到被控对象的检测值 知识库 实时 控制 推理机 算法库 STEP2:进行A/D变换 STEP3:将数值送入专家系统知识库 STEP4:知识库与实时推理机相互作用 A/D 被控 D/A 对象 STEP5:确定控制算法 STEP6:再通过DA转换将控制施加到被控对象上 专家控制的结构 代替传统控制器 完成控制作用
知识库 实时 推理机 A/D 被控 对象 D/A 控制 算法库 专家控制的结构 STEP1. 从控制现场采集到被控对象的检测值 STEP2：进行A/D变换 STEP3：将数值送入专家系统知识库 STEP4：知识库与实时推理机相互作用 STEP5：确定控制算法 STEP6：再通过DA转换将控制施加到被控对象上 代替传统控制器 完成控制作用
专家系统 专家控制系统 进行独立的、实时的自动决策。 完成专门领域的咨询功能，辅助用户决策； 专家控制比专家系统对可靠性和抗 干扰性有着更高的要求。 辅助决策，离线工作方式 要求在线获取反馈信息，即要求在线 工作方式 结构复杂，研制代价高， 结构简单，研制代价低， 具有较好的性能，用于较高技术装置过程 技术性能可以满足工业生产一般要求。 专家控制系统的关键技术点 ()知识的表达方法： (2)从传感器中识别和获取定量的控制信号； (3)将定性知识转化为定量的控制信号： (4)控制知识和控制规则的获取
专家系统 专家控制系统 完成专门领域的咨询功能，辅助用户决策； 进行独立的、实时的自动决策。 专家控制比专家系统对可靠性和抗 干扰性有着更高的要求。 辅助决策，离线工作方式 要求在线获取反馈信息，即要求在线 工作方式 专家控制系统的关键技术点 (1) 知识的表达方法； (2)从传感器中识别和获取定量的控制信号； (3)将定性知识转化为定量的控制信号； (4)控制知识和控制规则的获取。 结构复杂，研制代价高， 具有较好的性能，用于较高技术装置过程 结构简单，研制代价低， 技术性能可以满足工业生产一般要求
2.优点 (1)能够满足任意动态过程的控制需要，尤其适用于带有 时变、非线性和强干扰的控制； (2)控制过程可以利用对象的先验知识； (3)通过修改、增加控制规则，可不断积累知识，改进控 制性能； (4)可以定性地描述控制系统的性能，如“超调小”、 “偏差增大”等； (5)对控制性能可进行解释； (6)可通过对控制闭环中的单元进行故障检测来获取经验规则
2．优点 （1）能够满足任意动态过程的控制需要，尤其适用于带有 时变、非线性和强干扰的控制； （2）控制过程可以利用对象的先验知识； （3）通过修改、增加控制规则，可不断积累知识，改进控 制性能； （4）可以定性地描述控制系统的性能，如“超调小” 、 “偏差增大”等； （5）对控制性能可进行解释； （6）可通过对控制闭环中的单元进行故障检测来获取经验规则
4,知迟表示 专家控制将系统视为基于知识的系统，控制系统的知识表示如下： (1)受控过程的知识 ①先验知识：包括问题的类型及开环特性； ②动态知识：包括中间状态及特性变化。 (2)控制、辨识、诊断知识 ①定量知识：各种算法： ②定性知识：各种经验、逻辑、直观判断。 按照专家系统知识库的结构，有关知识可以分类组织，形成 数据库和规则库，从而构成专家控制系统的知识源
4. 知识表示 专家控制将系统视为基于知识的系统，控制系统的知识表示如下： （1）受控过程的知识 ① 先验知识：包括问题的类型及开环特性； ② 动态知识：包括中间状态及特性变化。 （2）控制、辨识、诊断知识 ① 定量知识：各种算法； ② 定性知识：各种经验、逻辑、直观判断。 按照专家系统知识库的结构，有关知识可以分类组织，形成 数据库和规则库，从而构成专家控制系统的知识源
5分类 按专家控制在控制系统中的作用和功能，可将专家控制器分为以下两种类型： ()直接型专家控制器 (2)间接型专家控制器 直接型 专家控制 特征提取 专家控制器 器 知识库 控制算法 被控 信息获 对象 取与处 费得 控制 被控 规则 对象 库 传感器 传感器 直接专家控制器用于取代常规控制器，直接控制 间接型专家控制器用于和常规控制器相结合，组 生产过程或被控对象。具有模拟（或延伸，扩展） 成对生产过程或被控对象进行间接控制的智能控 操作工人智能的功能。该控制器的任务和功能相 制系统。具有模拟（或延伸，扩展）控制工程师 对比较简单，但是需要在线、实时控制。因此， 智能的功能。该控制器能够实现优化适应、协调、 其知识表达和知识库也较简单，通常由几十条产 组织等高层决策的智能控制。按照高层决策功能 生式规则构成，以便于增删和修改。 的性质
5 分类 按专家控制在控制系统中的作用和功能，可将专家控制器分为以下两种类型： (1) 直接型专家控制器 (2)间接型专家控制器 直接专家控制器用于取代常规控制器，直接控制 生产过程或被控对象。具有模拟（或延伸，扩展） 操作工人智能的功能。该控制器的任务和功能相 对比较简单，但是需要在线、实时控制。因此， 其知识表达和知识库也较简单，通常由几十条产 生式规则构成，以便于增删和修改。 间接型专家控制器用于和常规控制器相结合，组 成对生产过程或被控对象进行间接控制的智能控 制系统。具有模拟（或延伸，扩展）控制工程师 智能的功能。该控制器能够实现优化适应、协调、 组织等高层决策的智能控制。按照高层决策功能 的性质
第三节专家PID控制 Ke(t) u(t)-Ke(t)+KiJe()dt+Ka de(t) dt (1) Error+ I K.[e()dr Process Output 式中：(t)表示输出；Kp,Ki,Kd D 分别表示比例系数、微分系数、积 d山 分系数；e(t)表示偏差。 PID专家控制的实质是：基于受控对象和控制规律的各种知识，无需知道被控对象的精 确模型，利用专家经验来设计PID参数。 专家PID系统是一种直专家控制系统
第三节 专家PID控制 PID专家控制的实质是：基于受控对象和控制规律的各种知识，无需知道被控对象的精 确模型， 利用专家经验来设计PID参数。 专家PID系统是一种直专家控制系统 式中：u(t)表示输出； Kp， Ki， Kd 分别表示比例系数、微分系数、积 分系数； e(t)表示偏差。 （1）
目的 1.了解和掌握专家PID控制的基本原理 2.对PID控制有更深一步的理解 3.熟悉MATLAB:编程 4.学习增量式PID控制
目的 1. 了解和掌握专家PID控制的基本原理 2. 对PID控制有更深一步的理解 3. 熟悉MATLAB编程 4. 学习增量式PID控制
E1 晕 E1 晕 振荡周期Tp E3 时间 时间 E2 E2 超调量：Ovv= E 衰减率：Dpp= E SV E SV:setting point,,设定值
SV E Ovv 1 1 3 E E 超调量： 衰减率： Dpp SV：setting point, 设定值