智能控制及其在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用

陳瑩

摘 要：本文通過(guò)對(duì)智能控制的發(fā)展軌跡和特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，對(duì)智能控制的技術(shù)方法進(jìn)行了分析，對(duì)比了智能控制和傳統(tǒng)控制的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探究+提出了智能控制的未來(lái)發(fā)展方向應(yīng)該是由多種智能控制模式組成以及把智能控制模式和傳統(tǒng)控制相結(jié)合的思維方法。

關(guān)鍵詞：智能控制；機(jī)器人；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP242.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 收稿日期：2015-11-10

1.控制的概述

從20世紀(jì)初到今天，控制理論已經(jīng)由以傳遞函數(shù)為理論基礎(chǔ)的傳統(tǒng)模式發(fā)展到了以狀態(tài)空間理論為依據(jù)的現(xiàn)代模式。到了今天，控制理論經(jīng)歷了由人工智能向自動(dòng)控制的轉(zhuǎn)變過(guò)程，從而形成了智能控制的相關(guān)理論。

2.智能控制的發(fā)展軌跡和特點(diǎn)

智能控制的理論思想最早被提出時(shí)是由人工智能思想和自動(dòng)控制交叉的思想相融合而得出的一種思想理論，并且把智能控制的系統(tǒng)分為人工控制器為核心的智能控制、人工和機(jī)器同時(shí)作為核心的智能控制系統(tǒng)、純機(jī)器控制作為核心的智能控制系統(tǒng)。智能控制的理論基礎(chǔ)是運(yùn)籌學(xué)的相關(guān)理論、人工智能的相關(guān)理論以及自動(dòng)控制理論相結(jié)合的一種控制理論學(xué)說(shuō)；智能控制系統(tǒng)是由傳統(tǒng)控制理論進(jìn)化而來(lái)，主要利用自主智能機(jī)來(lái)達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作的目的。

智能控制的整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有開(kāi)放式、分級(jí)式以及分布式的特點(diǎn)，處理綜合信息的能力非常強(qiáng)大。但是智能控制的終極目標(biāo)卻不是高級(jí)自動(dòng)控制，而是優(yōu)化系統(tǒng)的各個(gè)方面。智能控制的服務(wù)對(duì)象主要是一些非線性和不確定性的研究對(duì)象，這種研究對(duì)象是主要研究線性結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)控制理論無(wú)法操作的內(nèi)容。智能控制在對(duì)數(shù)學(xué)模型的描述以及對(duì)符號(hào)和相關(guān)環(huán)境的識(shí)別等方面都十分擅長(zhǎng)。

3.智能控制的技術(shù)方法

智能控制的主要技術(shù)方法有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制、模糊網(wǎng)絡(luò)智能控制以及分層遞階智能控制等。在日常實(shí)際操作中，進(jìn)行智能控制應(yīng)用時(shí)常用的方法是把幾種智能控制模式融合在一起來(lái)使用。比較典型的智能控制方法有以下幾個(gè)。

（1）模糊智能控制方法。模糊智能控制方法主要是把知識(shí)庫(kù)和模糊模式推理機(jī)以及輸出量清晰化的模塊等進(jìn)行組合，模糊智能控制的具體方式是，由模糊量的互相轉(zhuǎn)化以及推理，最后得出具體的參數(shù)來(lái)執(zhí)行。[1]

（2）專家智能控制方法。專家智能控制方法就是把智能控制與傳統(tǒng)控制理論相融合的一種典型的智能控制方法。這種方法就是以專家智能控制的理論基礎(chǔ)作為依據(jù)，對(duì)控制方法進(jìn)行優(yōu)化。

4.智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用

機(jī)器人領(lǐng)域是智能控制的主要應(yīng)用研究方向之一，隨著科技的迅速發(fā)展，機(jī)器人領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)越來(lái)越全面。比如，還處于發(fā)展階段的人工智能相關(guān)技術(shù)以及傳感器的相關(guān)技術(shù)都被應(yīng)用到了機(jī)器人領(lǐng)域當(dāng)中。我們從動(dòng)力學(xué)的角度上來(lái)看，機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)特點(diǎn)是非線性的，隨時(shí)發(fā)生變化的，在機(jī)器人的控制技術(shù)上所追求的是多樣的任務(wù)，這恰恰就是智能控制的相關(guān)優(yōu)勢(shì)，所以說(shuō)智能控制技術(shù)是機(jī)器人研究領(lǐng)域一個(gè)十分關(guān)鍵的組成部分。

（1）機(jī)器人的行動(dòng)控制。有一種由四條連桿和從動(dòng)滾輪組成腿部的機(jī)器人，這種機(jī)器人的移動(dòng)依靠后補(bǔ)兩條滾輪來(lái)實(shí)現(xiàn)，移動(dòng)方向由滾輪的滾動(dòng)角度來(lái)決定。如果要預(yù)設(shè)這種機(jī)器人的移動(dòng)路線，面對(duì)這種非線性系統(tǒng)組成的機(jī)器人，一般的控制器是無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制的，此時(shí)就要使用智能控制理論中的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方法。這種控制模式可以減少機(jī)器人的系統(tǒng)誤差，并且可以有效地對(duì)機(jī)器人的移動(dòng)路線進(jìn)行控制。[2]

（2）機(jī)器人的行動(dòng)計(jì)劃。如果在一個(gè)十字路口同時(shí)進(jìn)行多個(gè)機(jī)器人的行動(dòng)控制，就會(huì)涉及機(jī)器人的回避和協(xié)調(diào)問(wèn)題，在解決這個(gè)問(wèn)題的方法上，智能控制理論為機(jī)器人提供了集中式路線設(shè)計(jì)和分布式行動(dòng)特點(diǎn)設(shè)計(jì)等方法。即首先設(shè)定每個(gè)機(jī)器人在不遇到障礙的基礎(chǔ)上可以按照預(yù)先設(shè)計(jì)的路徑到達(dá)設(shè)計(jì)目的地；其次通過(guò)在機(jī)器人內(nèi)部設(shè)定一整套規(guī)則，采用分布式行動(dòng)特點(diǎn)設(shè)計(jì)的方式來(lái)讓機(jī)器人在行動(dòng)的過(guò)程中在可能發(fā)生沖突的區(qū)域進(jìn)行避讓，從而達(dá)到避免機(jī)器人碰撞的目的。這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論可以證明智能控制可以完美解決多數(shù)機(jī)器人一起進(jìn)行行動(dòng)時(shí)的協(xié)調(diào)和碰撞問(wèn)題。

智能控制在現(xiàn)階段的很多方面都不是特別成熟，在具體方法的應(yīng)用上局限性也很大，如果把多種智能控制的方法結(jié)合在一起，也許是解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]王印束，程秀生，馮 巍，等.濕式雙離合器式自動(dòng)變速器起步智能控制[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，32（6）：658-662.

[2]唐 敢，郭小明，練蘭英，等.網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的改進(jìn)隨機(jī)缺陷法智能控制[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，（3）：409-414.