神经控制器在在
实时控制系统中起着“大脑”的作用。
神经网络具有自学习和自适应等智能特点,因而非常适用于控制器设计。对于复杂非线性系统,神经控制器所取得的控制效果往往明显优于常规控制器。近年来,神经控制器在工业、航空及机器人等领域控制系统的应用中已经取得许多成就。
自McCulloch和Pitts于1943年提出“似脑机器”(Mind-like Machine)和神经学网络(Neurological Network)概念以来,
人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)或简写为NN的研究走过一条波浪式推进的发展道路。由于ANN具有非线性映射、自学习、自适应与自组织、函数逼近和大规模并行分布处理等能力,因而具有用于智能控制系统的潜力。已经作出许多努力,把神经网络用于控制系统,处理控制系统的非线性和不确定性以及逼近控制系统的辨别函数等。
优点是神经控制器的设计与被控制对象的数学模型无关,这是神经控制器的最大优点,也是
神经网络能够在自动控制中立足的根本原因。
神经控制器的设计大致可以分为两种类型,一类是与传统设计手法相结合;一类是完全脱离传统手法,另行一套。无论是哪一类,都未有固定的模式,很多问题都还在探讨之中。究其原因是因为神经控制还是一门新学科,在社会上并不普及,为数众多的人甚至连“神经控制”都还没有听说过,神经系统的研究还处于摸索探讨阶段,神经网络虽然有了一些所谓的“理论”,但并不成熟,甚至连隐层节点的作用机理这一类简单的理论问题都没有搞清楚。而智能控制的“年龄”比神经网络还要年轻,现阶段的智能控制就没有理论。因此,神经控制器没有理论体系,更谈不上完善的理论体系,相应也就不存在系统化的设计方法。
较为流行的神经控制器设计过程是:设计人员根据自己的经验选用神经网络、选择训练方法,确定是否需要供训练使用的导师信号,设计算法并编制程序,然后上机运行,得到仿真结果,根据结果决定是否需要进一步修改相关参数或修改网络体系。
从仿真到实际运行,还有很长一段路要走,需要解决的主要问题是仿真仅仅只是
神经网络模型训练运行的结果,实际运行需要带动被控制对象,其工作环境远比实验室仿真环境恶劣且复杂得多。
由于神经控制器的设计与设计人员的素质、理解能力和经验有关,因此设计出来的产品都可以成为设计者的成果,这也是从事神经控制较容易出成果的原因之一。随着时间的推移,对设计结果的评价体系终会诞生,优劣将更加清晰。