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技术研究

包装自动化与大系统控制理论


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     包装自动化和实现与系统控制理论的发展有着不可拆分的联系,而大系统控制理论对于包装自动化的实现和发展来讲,具有十分重要的意义。
     大系统控制理论的主要学科内容:
     (1)广义模型化。模型化是控制系统研究被控对象最重要的手段。目前,在大系统理论中继承了传统的控制理论和运筹学的模型化方法。但是,大系统的主动性、不确定性、不确知性因素可以用传统的数学模型描述。为了解决大系统模型化的难题,人们提出了“广义模型化”方法。其主要思想如下:
     1)数学模型、知识模型和结构模型的灵活运用,相互结合,构成集成模型;将系统辨识、人工智能、图论方法相结合,建立集成模型。
     2)控制者模型、被控制对象模型相结合,组成控制论模型,引用人工智能专家系统技术和模糊数学方法,建立控制者模型、主动系统模型、不确知系统模型。
     3)根据大系统结构特点,采取“变粒度”方法,发展“多层状态空间”、“多重广义算法”等变粒度模型。
     4)将人工智能方法引入系统辨识技术,发展智能辨识技术,建立不确定系统,发展中系统的自学习、自适应、自组织等智能模型。
     (2)大系统分析。利用广义模型进行大系统分析,如以下几方面。
     1)控制结构分析。基本结构:集中控制、分散控制、递阶控制。结构变型:多层控制、多段控制。结构进化:分散控制、集中控制、递阶控制。
     2)可协调性分析。大系统控制、管理、决策的关键问题是协调,即各子系统的相互配合、相互制约问题,包括任务协调、资源协调等。可协调性分析关系到大系统的可控性、可观性及协调化问题。
     3)稳定性分析。大系统由许多小系统组成,因此,“大一小”系统稳定性关系分析与组合稳定化问题具有重要意义,包括平衡态稳定性、输入/输出稳定性分析。
     4)能通性分析。信息结构“能通性”是系统可控性、可观性、可协调性的前提条件,包括控制信息结构能通性、观测信息结构能通性、输出信息结构能通性等。
     由于大系统往往是信息不完备,参数不确定、不确知的系统,所以,结构性能分析十分重要,例如结构能通性,结构能控性、能观性,结构可协调性及结构稳定性,结构可靠性,结构经济性等。
     (3)大系统综合。为了实现大系统的最优化、协调化、智能化,需要在系统分析基础上进行系统综合。综合方法如下:
     1)最经济结构综合。在给定技术约束条件下(例如能控性、能观性、可协调性等)设计大系统的最经济控制、最经济观测结构,使所支付经济代价最小,或所获取的经济效益最大。
     2)启发式优化技术。人工智能的启发式知识推理技术与大系统理论的多级动态或静态优化方法相结合,发展大系统智能优化技术,例如多级、多层、多段智能优化方法,启发式动态规划、线性规划、非线性规划等。
     3)大系统协调控制。由于大系统的分散性,协调控制具有重要意义,可以在多变量协调控制理论的基础上,发展大系统分散协调控制的理论方法和技术。
     4)智能控制与智能管理。在人工智能、控制理论、管理科学相结合的基础上,发展大系统智能控制、智能管理和智能决策技术,例如多级自寻优控制、多级模糊控制、多级专家系统等。
 

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