【正文】 信息作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。 (3)適度性原則。 這一原則是指，為了防止反饋失度，必須在準(zhǔn)確判斷偏差性質(zhì)、方向和程度的基礎(chǔ)上，作出適度調(diào)節(jié) 。 2022/2/16 22 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 一、反饋 ? (4)隨機(jī)性原則。（隨機(jī)應(yīng)變） 這一原則是指，為了提高控制系統(tǒng)的應(yīng)變能力，必須做到兩點(diǎn)： 一是確保系統(tǒng)對目標(biāo)變化的跟蹤和適應(yīng)； 二是確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采取靈活及時(shí)的調(diào)控措施，排除外界的干擾與影響。 2022/2/16 23 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 二、前饋 ? (一 )基本概念 ? 反饋可以克服所有引起被控量發(fā)生變化的 擾動(dòng)信號 ，但它本身也存在很大的缺點(diǎn)，那就是 調(diào)節(jié)不及時(shí) ，調(diào)節(jié)總是滯后于擾動(dòng)，即只有擾動(dòng)作用于系統(tǒng)引起被控量發(fā)生變化，導(dǎo)致調(diào)節(jié)器輸入端的偏差信號發(fā)生變化 后 ，調(diào)節(jié)器才改變輸出的調(diào)節(jié)信號，克服擾動(dòng)，對被控量進(jìn)行調(diào)節(jié)。 ? 與反饋控制相比較，前饋控制直接 根據(jù)擾動(dòng)信號 對被控量進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)快速性很好。 2022/2/16 24 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 二、前饋 前饋回路機(jī)制 受控裝置 擾動(dòng) d 輸出 Y 前饋裝置 前饋控制也稱為擾動(dòng)補(bǔ)償控制 ，是指在控制系統(tǒng)中，控制器根據(jù) 擾動(dòng)信號 作用的大小和方向?qū)Ρ豢亓窟M(jìn)行調(diào)節(jié)，稱這種控制為前饋控制。 2022/2/16 25 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 二、前饋 前饋控制實(shí)例： 通過冷水調(diào)節(jié)閥和熱水調(diào)節(jié)閥分別去調(diào)節(jié)冷水流量和熱水流量，混合水的溫度 θ是系統(tǒng)的被控參數(shù) ，要求 θ為一定值。這里選取熱水流量為調(diào)節(jié)量 ，即通過調(diào)節(jié)熱水流量去調(diào)節(jié)混合水的溫度，將 冷水流量的變化作為干擾信號 處理。 2022/2/16 26 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 二、前饋 ? 在控制系統(tǒng)中， 前饋控制和反饋控制 是經(jīng)常用到的兩種控制方式。這兩種控制方式具有各自的特點(diǎn)， 反饋控制 能夠克服所有擾動(dòng)信號對被控量產(chǎn)生的影響，但調(diào)節(jié)滯后于擾動(dòng)，不及時(shí)； 前饋控制根據(jù)擾動(dòng)信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)及時(shí)，但一個(gè)前饋控制器只能補(bǔ)償某一種擾動(dòng)，無法克服所有的擾動(dòng)，要對所有的擾動(dòng)信號進(jìn)行補(bǔ)償，就必須針對每個(gè)擾動(dòng)信號分別設(shè)計(jì)專門的前饋控制器，這樣就使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 ? 只對主要的擾動(dòng)信號 采用 前饋控制 加以補(bǔ)償，而對 其他的擾動(dòng)信號通過反饋控制 進(jìn)行克服，這樣，在一個(gè)控制系統(tǒng)中同時(shí)采用了前饋控制和反饋控制兩種控制方式，這樣的控制系統(tǒng)稱為 前饋 反饋復(fù)合控制系統(tǒng) 。 ? 企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營系統(tǒng)必須是前饋一反饋耦合控制系統(tǒng)。 2022/2/16 27 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 二、前饋 ? 圖 5— 2 前饋一反饋耦合控制系統(tǒng) 反饋裝置 + 施控裝置 受控裝置 J 輸入 u 擾動(dòng) d 輸出 Y + 前饋裝置 2022/2/16 28 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 二、前饋 ? (二 )優(yōu)化控制 ? 所謂優(yōu)化控制，就是在各種不同的資源配置方案中選擇一個(gè)合適的方案，以最大限度地實(shí)現(xiàn)管理目標(biāo)的要求。 ? 優(yōu)化控制也是由于資源有限性而產(chǎn)生的選擇過程。根據(jù)優(yōu)化控制的要求， 管理的重點(diǎn) 應(yīng)由事后算賬、事中調(diào)整 (反饋 )轉(zhuǎn)變?yōu)榕c事先優(yōu)化(前饋 )相結(jié)合的 前饋一反饋耦合控制系統(tǒng) 。 2022/2/16 29 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 二、前饋 1．優(yōu)選法的基本步驟 ? 優(yōu)選法是以數(shù)學(xué)原理為指導(dǎo)，用 最可能少的試驗(yàn)次數(shù) ，盡快找到生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中最優(yōu)方案的一種科學(xué)試驗(yàn)的方法。優(yōu)選法廣泛應(yīng)用于工藝操作條件、配方配比選擇等方面，已經(jīng)在實(shí)踐中取得了顯著效果。 2022/2/16 30 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 二、前饋 ? 在應(yīng)用優(yōu)選法時(shí)，一般可以分為以下幾個(gè)步驟： ? (1)明確目標(biāo)。要優(yōu)選，首先要搞清目標(biāo)，也就是通過試驗(yàn)想達(dá)到什么目的。 ? (2)確定因素。確定目標(biāo)以后，就要分析影響目標(biāo)的因素，也就是做試驗(yàn)時(shí)需要選擇、考察、調(diào)整的內(nèi)容。 ? (3)確定合理范圍。選定因素以后，就要進(jìn)一步確定其試驗(yàn)范圍。 ? (4)確定合適方法。確定了目標(biāo)和要進(jìn)行試驗(yàn)的因素及其范圍后，就要決定具體安排試驗(yàn)的方法。 2022/2/16 31 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 二、前饋 ? 2．常用的優(yōu)選方法。常用的優(yōu)選方法一般可按參與試驗(yàn)因素的個(gè)數(shù)分為 單因素方法 和 多因素方法 兩類。 ? 單因素方法中比較成熟的是 ，所涉及的數(shù)學(xué)原理是黃金分割。單因素優(yōu)選是一種序貫的試驗(yàn)方法，一般除第一、第二次試驗(yàn)外，后一個(gè)試驗(yàn)都要取決于前一個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果。 ? 多因素方法中還沒有一個(gè)理論上成熟 、大家公認(rèn)為最優(yōu)的方法，一般只是通過實(shí)際試驗(yàn)的比較，相對地說明各種方法的效果。多因素方法種類繁多，目前借助電子計(jì)算機(jī)能解決上百個(gè)因素的優(yōu)選問題 。 2022/2/16 32 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 二、前饋 ? 多因素優(yōu)選問題的方法上大體可分為三類： ? 第一類是 降維法 ，即把多因素轉(zhuǎn)換為單因素處理，通過試驗(yàn)把最優(yōu)值所在的范圍逐步縮小； ? 第二類是 爬山法 ，即從已知的信息出發(fā)，逐步向更優(yōu)的方向移動(dòng)，使目標(biāo)值不斷得到改善； ? 第三類是 正交試驗(yàn)法 ，即利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的正交性原理，通過少量具有代表性的試驗(yàn)，尋找達(dá)到預(yù)定目標(biāo)的較優(yōu)方案 。 2022/2/16 33 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 二、前饋 ? (1) 。 ? 這種方法的要點(diǎn)是 先 在試驗(yàn)范圍的 次試驗(yàn)， 再 找其對稱點(diǎn)做第二次試驗(yàn)．比較兩點(diǎn)結(jié)果，去掉 “ 壞 ” 點(diǎn)以外部分，在留下部分 繼續(xù)取 “ 好 ” 點(diǎn)的對稱點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn) ，比較結(jié)果，決定取舍，逐步縮小試驗(yàn)范圍。這種方法每次可以去掉試驗(yàn)范圍的 ，因此可以用較少的試驗(yàn)次數(shù)，迅速找到最佳點(diǎn)。 2022/2/16 34 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 二、前饋 ? 【 例 5— 1】 某種材料的配方中，需要加入一種稀有金屬，估計(jì)其最佳加入量在 1000～ 2022克之間，試問：如何通過較少次的試驗(yàn)找到配方？ ? 試驗(yàn)過程如下（見圖 5— 3） 1000 1618 2022 1000 1618 2022 （ 1） （ 1） （ 2） 1382 1000 （ 2） 1382 1236 （ 1） （ 3） （ 2） （ 1） （ 3） 1382 1236 1472 1618 1618 （ 4） 圖 5— 3 2022/2/16 35 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 二、前饋 ? 公式如下： （大點(diǎn) 小點(diǎn)） +小點(diǎn) 代入數(shù)值 （ 2022 1000） +1000=1618（克） （好點(diǎn)）的對稱點(diǎn)做試驗(yàn) 公式如下 : (大點(diǎn)、小點(diǎn)為緊鄰 “ 好點(diǎn) ” 的左右兩個(gè)點(diǎn) ) （大點(diǎn) + 小點(diǎn)） 上次留下的好點(diǎn) 代入數(shù)值 （ 2022 +1000） 1618=1382（克） 2022/2/16 36 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 二、前饋 ? ，決定取舍 如第二試驗(yàn)點(diǎn)的效果比第一點(diǎn)好，則舍去 1618克以上部分。 ，重復(fù)步驟 3，逐步縮小試驗(yàn)范圍，直到找到滿意結(jié)果位置。 （ 1）第三試驗(yàn)點(diǎn)： 1618+10001382=1236（克） 第三次試驗(yàn)結(jié)果與上次留下的好點(diǎn)，即第二試驗(yàn)點(diǎn)的效果比較，如果仍是第二點(diǎn)好，則舍去 1236克以下部分。 （ 2）第四試驗(yàn)點(diǎn)： 1618+12361382=1472（克） 第四點(diǎn)的試驗(yàn)結(jié)果與上次留下的好點(diǎn)，即第二試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行比較，如果第四點(diǎn)比第二點(diǎn)好，則舍去 1382克以下部分。在其余部分按同樣方法繼續(xù)下去就能找到最佳點(diǎn)。 2022/2/16 37 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 二、前饋 ? (2)正交試驗(yàn)法。 正交試驗(yàn)法是在實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與理論認(rèn)識的基礎(chǔ)上，利用一種規(guī)格化的表 —— “ 正交表 ” ，科學(xué)地挑選試驗(yàn)條件，合理安排試驗(yàn)程序，通過 較少次數(shù) 的試驗(yàn)，找到達(dá)到預(yù)定指標(biāo)的較優(yōu)方案的一種科學(xué)試驗(yàn)方法。 ? 1)正交表 。正交表是已經(jīng)制作好的規(guī)格化的表，是正交試驗(yàn)法的基本工具。 2022/2/16 38 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 二、前饋 ? 2)正交試驗(yàn)法的基本步驟。進(jìn)行正交試驗(yàn)一般有五步： ? 第一，明確試驗(yàn)?zāi)康?，確定考核指標(biāo)； ? 第二，挑選參加試驗(yàn)的因素及其水平，制定因素水平表； ? 第三，選擇合適的正交表，確定具體的試驗(yàn)方案； ? 第四，進(jìn)行試驗(yàn)和結(jié)果分析； ? 第五，根據(jù)分析結(jié)果，提出進(jìn)一步試驗(yàn)的方案或選定滿意的方案正式投產(chǎn)。 2022/2/16 39 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 二、前饋 ? 圖 5— 4 正交試驗(yàn)基本步驟 確定目的及指標(biāo) 制定因素水平表 定試驗(yàn)方案選正交表 試驗(yàn)及結(jié)果分析 滿意嗎 是 正式投產(chǎn) 否 2022/2/16 40 第 1節(jié) 優(yōu)化控制 三、智能控制（ intelligent controls） ?1 智能控制的基本概念 ?4 智能控制的研究對象 ?6 智能控制的類型 ?2 智能控制系統(tǒng)的特點(diǎn) ?3 智能控制的結(jié)構(gòu)理論 1 智能控制的基本概念 智能控制是自動(dòng)控制發(fā)展的高級階段 ， 是人工智能 、 控制論 、 運(yùn)籌學(xué)等多種學(xué)科的高度綜合與集成 ， 是一門新的交叉前沿學(xué)科 。從廣義上講 ， 智能控制是 研究對復(fù)雜的不確定性被控對象 （ 過程 ） 采用 人工智能 的方法有效地克服系統(tǒng)的不確定性 ， 使系統(tǒng)從無序狀態(tài)到有序狀態(tài)轉(zhuǎn)移的方法 。 智能控制已經(jīng)出現(xiàn)了相當(dāng)長的一段時(shí)間 ，并且已取得了初步的應(yīng)用成果 。 但是究竟什么是 “ 智能 ” ， 什么是 “ 智能控制 ” 等問題 ，至今沒有統(tǒng)一的明確定義 。 歸納各種說法 ，主 要有四種說法： ? 定義一：智能控制就是由一臺 智能機(jī)器自主地實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過程。而 智能機(jī)器則定義為，在結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化的、熟悉的或陌生的環(huán)境中，自主地或與人交互地執(zhí)行人的任務(wù)。 ? 定義二： ，把 人類 具有的直覺推理和試湊法等 智能加以形式化或機(jī)器模擬 ， 并用于控制系統(tǒng) 的分析與設(shè)計(jì)中，以期在一定程度上實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的智能化，這就是智能控制。 1 智能控制的基本概念 1 智能控制的基本概念 ? 定義三：智能控制是一類無需人的干預(yù)就能夠 自主地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器 實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的 自動(dòng)控 制，也是用 計(jì)算機(jī)模擬人類智能 的一個(gè)重要領(lǐng)域。 ? 定義四：智能控制實(shí)際只是研究與模擬人類智能活動(dòng)及其控制與信息傳遞過程的規(guī)律，研制具有 仿人智能的工程控制與信息處理系統(tǒng) 的一個(gè)新興分支學(xué)科。 1 智能控制的基本概念 2 智能控制系統(tǒng)的特點(diǎn) ? 具有以 知識表示的非數(shù)學(xué)廣義模型 和以 數(shù)學(xué)模型 表示的 混合制 過程，也往往是那些含有 復(fù)雜性、不完全性、模糊性或不確定性 以及不存在已知算法的非數(shù)字過程，并以知識進(jìn)行推理，以啟發(fā)引導(dǎo)求解過程； ? 智能控制的核心在 高層控制，即組織級 ； ? 智能控制器具有 非線性特性 ； ? 智能控制具有 變結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ； ? 智能控制器具有 總體自尋優(yōu) 特性； ? 智能控制系統(tǒng)應(yīng)能滿足 多樣性目標(biāo)的高性能 要求； ? 智能控制是一門 邊緣交叉 學(xué)科； ? 智能控制是一個(gè) 新興的研究領(lǐng)域 。 2 智能控制系統(tǒng)的特點(diǎn) ? 學(xué)習(xí)能力；對未知環(huán)境信息識別記憶學(xué)習(xí)，改善性能 ? 適應(yīng)性；適應(yīng)變化的能力 ? 容錯(cuò)性；對故障診斷修復(fù)的能力 ? 魯棒性；抗干擾能力 ? 組織功能；復(fù)雜任務(wù)分散信息，主動(dòng)性靈活性 ? 實(shí)時(shí)性；在線實(shí)時(shí)響應(yīng)能力 ? 人機(jī)協(xié)作；友好的人機(jī)界面 3 智能控制的結(jié)構(gòu)理論 智能控制的結(jié)構(gòu)理論明顯地具有 多學(xué)科交叉 的特點(diǎn)，許多研究人員試圖建立起智能控制這一新學(xué)科，提出了一些有關(guān)智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的思想。按照 K. S. Fu（傅京孫）和 Saridis的觀點(diǎn)，智能控制可看作是 人工智能、自動(dòng)控制和運(yùn)籌學(xué) 三個(gè)主要學(xué)科相結(jié)合的產(chǎn)物，稱為三元結(jié)構(gòu) IC=AI∩ AC∩ OR . IC—— 智能控制 (Intelligent Control)；是一個(gè)知識處理系統(tǒng)，具有記憶、學(xué)習(xí)、信息