收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于生物网络的智能控制系统及其应用

刘宝  
【摘要】: 在现代工业过程控制中,随着要求产品质量越来越高,对生产过程的控制效果提出了更高的要求。同时,在现代复杂信息环境下,出现了越来越多的复杂控制复杂控制系统。因此,需要开发研究智能化程度更高、实用性更强的智能控制算法。本文基于神经内分泌免疫生物网络系统的多种生物调节机制,对相关智能控制算法进行了研究。 首先,对人工神经网络、人工免疫系统和人工内分泌系统等人工生物智能理论及各种智能控制技术发展进行了综述,指出了目前发展存在的问题以及将来的发展方向。接着,对神经系统、内分泌系统和免疫系统的生理基础及其调控机理或网络模型进行了介绍,为本文各种智能控制算法的研究设计奠定了生物理论基础。然后,基于NEI的调节机制,立足于解决过程控制中的实际问题,结合传统控制理论技术,从智能控制、学习控制、解耦控制、优化控制和网络控制等方面,对相关的智能控制技术进行了深入研究。 在智能控制方面,首先基于下丘脑—垂体—睾丸素内分泌调节回路模型,设计了一种双层结构控制器。该控制器包括一级控制单元和二级控制单元两部分。一级控制单元根据控制偏差的大小,动态调整二级控制单元的设定值输入,从而能够迅速、稳定地消除控制偏差。然后,基于内分泌系统超短反馈调节机制,设计了一种超短反馈智能控制器。该控制器的传统控制单元的输出信号反馈给超短反馈处理单元,然后超短反馈处理单元按照激素调节分泌规律进行处理,处理后的信号与原传统控制单元输出信号叠加,从而构成一种非线性控制算法并提高控制效果。最后,通过仿真实验分别对两种智能控制器的控制性能进行了验证,结果表明其控制性能均优于传统PID控制器。 在学习控制方面,基于免疫系统的初次—再次应答机制,设计了一种新颖的增强学习智能控制器(RLIC)。该RLIC具有学习、记忆、和进化能力,能够在消除控制偏差的过程中自动地形成控制抗体。当控制偏差再次出现时,RLIC能够结合传统控制算法,快速、稳定地消除控制偏差。控制偏差消除后,新的控制抗体即形成。这样随着控制器消除偏差次数的增多,其学习能力和响应速度变得越来越强。仿真实验表明,该学习控制算法不但优于传统控制算法,也优于传统的Q增强学习控制算法。 在解耦控制方面,基于内分泌生长激素双向调节原理,设计了一种仿生双向解耦控制器和一种逆控制解耦控制器,并分别给出了相应的解耦算法。这两种解耦控制器分别根据不同的解耦算法,通过协调控制相应的执行器,从而消除不同控制回路之间的耦合影响。与其它解耦控制技术相比,这两种解耦控制算法比较实际,且更容易实现。通过仿真实验,分别将两种解耦控制算法与传统控制算法进行比较,实验结果表明智能解耦控制算法的解耦效果优于传统控制算法。 在优化控制方面,基于内分泌激素调节规律,提出了一种自适应遗传算法(HGA),该算法的收敛速度、搜索精度均优于标准遗传算法。并在此基础上,基于不同的神经内分泌免疫系统调节机理,先后设计了两种非线性优化智能控制器。第一种是基于NEI系统的整体调节机制的非线性优化控制器(NOIC)。根据免疫提呈机制,NOIC的提呈单元首先对实时控制偏差进行预处理,然后抗体控制单元通过调整抗体控制实体的数目来消除控制偏差。主控单元调节或协调提呈单元和控制抗体单元的控制作用,优化单元和辨识单元优化实时控制参数,从而提高NOIC的控制性能。第二种是基于肾上腺激素调节机制的智能优化控制器(ALIC)。根据实时控制偏差和激素调节规律,ALIC的主控制单元动态调整副控制单元的控制参数;利用HGA,优化单元和辨识单元可以优化主控制单元和副控制单元的控制参数,从而提高控制性能。通过仿真实验表明,这两种智能优化控制器比传统优化控制器均具有更好的控制性能。 在网络控制方面,首先基于神经、内分泌和免疫三大系统整体调节机制,提出了一种新颖的分布式网络控制体系架构。然后提出了基于HGA的远程网络辨识算法和远程网络优化控制算法。最后利用一种6自由度微型操平台模型,对提出的网络辨识和优化控制算法进行了验证。 最后,对全文研究内容进行了总结,指出研究工作中存在的不足,明确了下一步的研究方向。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 高丹;;基于智能控制的超市网络监控系统[J];福建电脑;2009年03期
2 周冲,杨平,程惠尔;检定炉炉温智能控制仿真研究[J];上海电力学院学报;1997年03期
3 邓玮璍;费敏锐;;非线性网络控制系统的T-S模糊H∞控制与数值仿真[J];系统仿真学报;2010年07期
4 丑武胜,查建中,刘卫,董明;智能控制系统研究现状与展望[J];内蒙古工业大学学报(自然科学版);1997年02期
5 沈铖,董秀林,周福章,沈剑峰;机器人二维运动轨迹精度的学习控制算法研究[J];机床与液压;1998年06期
6 郑明;;自备电站智能控制及优化的设计与实现[J];机电技术;2010年01期
7 韦巍;智能控制技术的研究现状和展望[J];机电工程;2000年06期
8 史忠科;连续非线性系统的迭代学习控制方法[J];控制理论与应用;1997年06期
9 陶永华;自动化技术专题讲座(Ⅳ)──智能控制技术与应用[J];基础自动化;1997年03期
10 胡泽新,邵惠鹤;基于神经网络的解耦控制新方法及其应用[J];控制与决策;1993年06期
11 陈建安,戴冠中,徐乃平;智能控制方法的选择及其应用[J];机械科学与技术;1998年02期
12 潘丰;FPC2000集散控制系统的设计[J];自动化与仪表;2002年04期
13 沈钺,周福章,董秀林,朱杉,秦平;改进的 PD 迭代学习算法及在机器人二维运动控制中的应用[J];洛阳工学院学报;1998年03期
14 何衍庆,钱锋,季厚平,张阳,徐昌东,陈凌;提高DCS应用水平的实例[J];石油化工自动化;2003年01期
15 刘宝;王君红;丁永生;;一种基于生理调节机制的智能协同解耦控制器[J];信息与控制;2009年05期
16 吕炳朝;多变量过程自组织学习控制新方法及其实时实现[J];电子科技大学学报;1990年01期
17 王桂珠,贺国光,马寿峰;一种新型的自学习智能式城市交通实时控制系统[J];自动化学报;1995年04期
18 卢进,徐文立,韩曾晋;神经预测和模糊推理在催化重整优化控制中的应用[J];信息与控制;1995年02期
19 蔡自兴;学习控制的结构方案[J];信息与控制;1998年01期
20 王肖锋;曹作良;赵全保;;移动机器人递阶网络控制系统[J];天津理工大学学报;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 代方远;;一种基于前馈静态开环解耦的多变量仿人智能控制方法[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
2 蒋红霞;徐凤霞;陆仲达;张金龙;;一种基于优先级表的网络控制系统混合调度算法研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 刘怀;黄建新;曹弋;;基于令牌总线的网络控制系统中信息的优化调度[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 刘艺;孙鹤旭;雷兆明;张健;;具有时延和丢包的无线网络控制系统的设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 梁涛;刘国利;孙鹤旭;雷兆明;;离散条件下网络控制系统中状态预估控制器的设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 华长春;楚艳钢;关新平;;基于主动丢包的无线网络控制系统反馈控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
7 王天堃;徐大平;韩璞;周黎辉;;预测函数控制在长时间迟延网络控制系统中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 张萍;汪友华;;基于模糊神经网络解耦的电加热炉温控制[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
9 刘文斌;赖旭芝;吴敏;;基于时延在线检测的工业无线网络控制系统状态模糊估计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 周映江;孙长银;;多包传输网络控制系统的状态反馈控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘宝;基于生物网络的智能控制系统及其应用[D];东华大学;2006年
2 王天堃;网络控制系统的研究及其应用[D];华北电力大学(北京);2009年
3 潘卫华;网络控制系统调度与控制协同设计的研究[D];华北电力大学(河北);2010年
4 谭文;混沌系统的模糊神经网络控制理论方法研究[D];湖南大学;2006年
5 梁新荣;高速公路智能控制方法研究[D];华南理工大学;2005年
6 卿铭;模糊熵及其在模糊系统优化中的应用[D];西南交通大学;2006年
7 文敦伟;面向多智能体和神经网络的智能控制研究[D];中南大学;2001年
8 吉顺平;网络控制系统的控制器与通信协议的研究与设计[D];南京航空航天大学;2009年
9 刘战国;智能控制在建筑空调控制系统及电梯群控系统中的应用研究[D];重庆大学;2008年
10 么健石;图式理论在一类欠驱动机械系统控制中的应用研究[D];东北大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马凌雁;智能控制在大型单元机组协调控制系统中的应用[D];华北电力大学(河北);2009年
2 徐军辉;车身网络控制系统关键技术的研究与实现[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 周小波;基于神经网络的网络控制系统主动容错控制技术研究[D];南京理工大学;2010年
4 王庆领;输入饱和受限的网络控制系统分析与设计[D];中南大学;2010年
5 温娉;网络控制系统的自适应控制研究[D];江苏科技大学;2010年
6 张丽君;基于混杂建模和预测的网络环境下控制和调度的联合设计[D];北京交通大学;2011年
7 谈孟亭;具有丢包和时延的网络控制系统的分析与控制[D];南京大学;2011年
8 潘琰;网络控制系统的研究及应用[D];浙江大学;2003年
9 司美玲;网络控制系统性能的仿真分析及采样周期的优化[D];兰州大学;2011年
10 马标;网络控制系统的鲁棒稳定性研究[D];曲阜师范大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刘立;飞利浦190SW8提速高效办公[N];电子资讯时报;2007年
2 倚凡;智能控制预应力张拉装置问世[N];中华建筑报;2003年
3 詹膑 罗杨;以多变量为基础的现代智能控制[N];光明日报;2000年
4 本报记者 蒋家华;募集资金将破解成长瓶颈[N];中国证券报;2007年
5 闫佳;建一流学科 育栋梁之才[N];科技日报;2004年
6 陈云飞;一外资风投基金欲在浙下单[N];浙江日报;2006年
7 本报记者 那罡;智能控制让网络流量更安全[N];中国计算机报;2010年
8 中国联通深圳分公司 何锋锋;智能控制深港3G过境信号[N];通信产业报;2010年
9 天津 王竹青;机箱内部智能控制散热法[N];电脑报;2002年
10 法国尚飞公司中国北方区项目经理 金国祥;建筑遮阳的智能控制[N];中华建筑报;2005年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978