14、控制系统中的智能系统应用

控制系统中的智能系统应用

1 控制系统概览

智能系统在控制领域的应用对制造、机器人以及其他工程领域有着深远的影响。控制问题与之前的其他应用（如计划、监控、诊断和重新规划）密切相关。控制器不仅需要解释传感器数据和识别故障，还需要在发生故障或其他意外事件时重新规划制造过程。

控制问题可以被看作是将一组状态变量映射到一组动作变量的过程。状态变量描述了被控制系统的状态，而由控制器设定的动作变量则用于修改系统状态。自适应控制器试图维持一个或多个关键状态参数的恒定值，最小化任何干扰的影响。相比之下，伺服控制器试图将系统驱动到一个新的状态，这可能与之前的状态大不相同。自适应控制和伺服控制的问题是相似的，因为两者都涉及最小化状态变量当前值与期望值之间的差异，或称为误差。

2 低级控制

2.1 开环控制

开环控制策略非常直接：给定一个控制要求，控制器简单地向系统发送一个控制动作。控制器必须有一个模型来描述控制动作和系统行为。控制的准确性完全依赖于模型的准确性，没有进行检查以确保系统按预期行为。例如，一个开环温度控制器将向加热线圈发送设定电流以达到预期温度。为了选择适当的电流，它将具有炉子热容量和热损失速率的隐式模型。这种策略不能纠正对系统的任何干扰。

2.2 前馈控制

前馈策略通过测量干扰并相应地改变控制动作来考虑对系统的干扰。以温度控制器为例，可能会监测到电力供应的波动。然后可以改变发送到线圈的标称电流，以补偿实际电流的波动。请注意，干扰本身，而不是被控制的变量（即不是温度控制器中的温度）。

2.3 反馈控制

这是高低级控制应用中最常见的控制策略。从系统中测量的