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基于可拓学的仿人控制及应用研究

叶玮琼  
【摘要】:模拟人的智能控制的研究,是解决控制领域难题及实现对复杂系统的过程控制,发展控制理论的一条重要和十分引人注目的途径。但是,智能控制总体上还处于开创性的阶段,许多概念和理论尚处于发展中,对智能控制的定义、理论、方法、结构等尚无统一的系统描述,还缺乏坚实的体系化的理论基础。可拓学基元分析的理论和方法、可拓集合论的提出,为智能控制提供了一种重要的工具。将可拓学理论应用于仿人的智能控制与策略研究,构造模拟人的多层智能体系模型,是一种新的尝试。 本文在搜集、整理、分析了国内外有关可拓学理论及仿人智能理论的基础上,对基于可拓学仿人智能模型的分层递阶结构设计进行了深入的研究并应用于实践。主要研究工作如下: (1)基于可拓学的仿人智能模型设计 分析了仿人的分层递阶模型,讨论了仿人的研究目标不再是被控对象本身,而是控制器如何对领域专家的经验行为和知识结构的模仿;建模的目标不是对象的数学模型,而是整个系统的动态特征模型和控制器定性与定量结合的知识模型。定义了模型结构,分析了各层的功能特征及知识模型的表达形式,给出了设计规范。 (2)仿人多模态划分及可拓域 分析讨论了复杂系统的动态过程划分,研究此过程所涉及的基于经验的可拓域划分及信息转换的问题。在原有的可拓距、区间距、位置等的基础上,提出了点与区域的关系,并由此建立可拓关联函数。为建立仿人多模态的控制提供了定量分析及计算的依据。 (3)基于可拓基元知识的自学习 以基元知识为基础,以模拟人的自学习为目标。研究在无指导状态下从经验中并发的获取规划规则和动作规则,作为系统的控制知识。在系统学习过程中,通过将经验演绎为规则,进而泛化为高层的概念或规则,构成了多分辨率的知识体系结构。 (4)大型水压机伺服控制系统的仿人设计 提出了在无法获得系统精确模型的情况下,如何根据现场专家的经验,按照可拓仿人智能模型设计控制系统的各层结构,功能划分,实现仿人的多模态控制。实践表明,基于可拓的仿人智能控制优于传统PID算法。 (5) VRLA动力蓄电池快速充电过程控制及自适应设计 提出了针对VRLA动力蓄电池快速充电过程的仿人多模态控制策略。改遵循“Mass最佳充电曲线”为充放电相结合不断调整的“最佳充电曲线”,给出了仿人模型中的参数自校正级和自适应级的设计。实践表明,VRLA蓄电池完全可以大电流快速充电,而不影响循环寿命。 论文最后进行总结,说明研究的创新点及主要研究成果,指出进一步研究的问题。


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