智慧型控制 Intelligent Control

簡介

本頁說明為補充:原講義的簡介頁只有三張控制系統方塊圖(已移到控制系統)和四個主題名稱。

控制的目標是讓系統的輸出(轉速、位置、溫度、水位……)照我們的意思變化。傳統做法先建立受控體的數學模型,再依模型設計控制器,例如 PID。當系統太複雜、模型不準或根本寫不出來時,可以改用模仿人類或生物的方法,統稱為智慧型控制(intelligent control):

方法靈感來源在控制上的用途
傳統 PID 控制回授理論比較的基準:比例、積分、微分三項回授
模糊控制人類用語意規則推理把「誤差大且在變大 → 用力推」這類經驗寫成規則,不需精確模型
遺傳演算法生物演化:選擇、交配、突變搜尋最佳的控制參數(例如 PID 增益、模糊規則)
粒子群最佳化、蟻群最佳化鳥群、蟻群的群體行為同上,另一類全域最佳化方法
類神經網路神經元與學習由資料學習輸入輸出關係,用來建模、預測或直接當控制器

本課程依這個順序進行:先複習控制系統的基本架構(開迴路、閉迴路、數位控制)與 PID 控制,再介紹各種智慧型方法,並以 Matlab/Simulink 實作。動力學與建立數學模型的部分見左側「相關課程」。

數位控制器(電腦/微控制器)A/D控制演算法D/A致動器受控體感測器A/Dr(t)r(k)+−y(t)y(k)

現代的控制器幾乎都是數位的:感測訊號經 A/D 取樣進電腦,控制演算法(不論是 PID、模糊規則還是類神經網路)算出命令,再經 D/A 驅動致動器。智慧型控制改變的只是中間那一塊「控制演算法」。