基于人工智能的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化研究

霍文健　韓立波　王云龍　郭燕波　孫世英

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，被應(yīng)用在軍事、環(huán)境污染檢測(cè)、安全監(jiān)控等領(lǐng)域，為此對(duì)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究具有十分重要的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：人工智能;計(jì)算機(jī);自動(dòng)控制系統(tǒng);優(yōu)化研究

1 導(dǎo)言

自動(dòng)化生產(chǎn)和加工是當(dāng)前工業(yè)發(fā)展的重要路徑，以自動(dòng)控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)的高效率、高精密、高質(zhì)量生產(chǎn)已成為后工業(yè)化時(shí)代的主要特征，有了自動(dòng)控制系統(tǒng)這一高科技平臺(tái)，工業(yè)有了成本集約化、資源效率化的基本產(chǎn)業(yè)形態(tài)。如何準(zhǔn)確把握人工智能的體系特點(diǎn)和發(fā)展動(dòng)態(tài)，如何進(jìn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)的綜合開發(fā)和全面應(yīng)用已成為整個(gè)社會(huì)和工業(yè)領(lǐng)域的重要課題。

2 人工智能技術(shù)的含義

人工智能是一種在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背景下出現(xiàn)的新技術(shù)，它研究自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)，涉及廣泛的知識(shí)。人工智能技術(shù)自然離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)的有力支持。大多數(shù)人工智能技術(shù)都基于計(jì)算機(jī)編程。人工智能實(shí)際上是通過(guò)某些計(jì)算機(jī)編程來(lái)模仿人類的目的。它的主要模擬對(duì)象包括信息收集，人的判斷能力，數(shù)字圖像識(shí)別以及一些相對(duì)簡(jiǎn)單的反應(yīng)。人工智能技術(shù)取代了人的智能。這也節(jié)省了人力資源，并在一定程度上彌補(bǔ)了人員失誤帶來(lái)的一些不利影響，值得我們?cè)诮窈蟮墓ぷ髦写罅ν茝V。

3 工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展方向

國(guó)家在上世紀(jì)九十年代就為工業(yè)制定了智能化、自動(dòng)化、集約化發(fā)展的根本戰(zhàn)略和基本方向，當(dāng)時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為工業(yè)振興的新載體，自動(dòng)化生產(chǎn)、智能化控制和新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)成為我國(guó)工業(yè)實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略發(fā)展的重要基礎(chǔ)，并在接續(xù)的二十年中獲得了跨越式發(fā)展，在短時(shí)間內(nèi)我國(guó)工業(yè)就實(shí)現(xiàn)了從跟跑到并跑的轉(zhuǎn)變，甚至在一些領(lǐng)域達(dá)到了領(lǐng)跑的水平。進(jìn)入新的戰(zhàn)略發(fā)展機(jī)遇期，如何進(jìn)一步堅(jiān)持工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展方向，如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)智能化發(fā)展目標(biāo)成為決定工業(yè)領(lǐng)域長(zhǎng)足發(fā)展、國(guó)家持續(xù)進(jìn)步的重要前提和基礎(chǔ)。人工智能技術(shù)是當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展中一個(gè)亮點(diǎn)，工業(yè)領(lǐng)域要看到人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特長(zhǎng)，利用人工智能平臺(tái)縮短設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期，優(yōu)化工業(yè)制造的方案和規(guī)劃，提升工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和效率，降低工業(yè)生產(chǎn)的成本和風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化、智能化發(fā)展的目標(biāo)。未來(lái)工業(yè)自動(dòng)化的建設(shè)和發(fā)展過(guò)程中，人工智能技術(shù)主要體現(xiàn)在對(duì)各類信息和數(shù)據(jù)的全面采集和系統(tǒng)處理，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中各類數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、加工和利用，為制定工業(yè)制造和生產(chǎn)的決策和規(guī)劃提供基礎(chǔ)。人工智能技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化建設(shè)進(jìn)程中還體現(xiàn)在對(duì)系統(tǒng)加工和整個(gè)生產(chǎn)的全面監(jiān)測(cè)和系統(tǒng)調(diào)控的過(guò)程與細(xì)節(jié)中，通過(guò)功能化的系統(tǒng)和節(jié)點(diǎn)化部件，實(shí)施對(duì)整個(gè)工業(yè)設(shè)備的監(jiān)督，以便對(duì)工業(yè)制造、加工、管理等過(guò)程提供基礎(chǔ)信息的支持。

4 人工智能在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

信息技術(shù)，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，助推了人工智能理論的工業(yè)生產(chǎn)和自動(dòng)化控制中的持續(xù)應(yīng)用，有了人工智能技術(shù)的支撐，工業(yè)自動(dòng)化控制中的各類問(wèn)題才能得到全面認(rèn)知和系統(tǒng)解決，工業(yè)自動(dòng)化控制才會(huì)更多地向智能化、無(wú)人化、自主化方向發(fā)展。自動(dòng)控制系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)用的人工智能方法包括：新一代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)、模糊控制技術(shù)、專家決策系統(tǒng)，等等。

4.1 新一代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)的應(yīng)用

人工智能技術(shù)模擬動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)感受、傳輸和應(yīng)激的過(guò)程，開發(fā)出新一代的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)，平臺(tái)由若干功能元件和網(wǎng)絡(luò)連接，在大規(guī)模集成和并行的過(guò)程中生成類神經(jīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在模擬生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)采集、加工、處理和決策等方式處理數(shù)據(jù)和信息。在大型存儲(chǔ)設(shè)備、云平臺(tái)和新一代互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，新一代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制體系有了實(shí)現(xiàn)的可能，平臺(tái)加工的能力得到進(jìn)一步提升，網(wǎng)絡(luò)中各元件和各系統(tǒng)的分布式特點(diǎn)更加顯著，接受信號(hào)與識(shí)別信息的能力更加準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)了對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交互式的有效模仿。自動(dòng)控制系統(tǒng)可以有效提升權(quán)系數(shù)和動(dòng)態(tài)化水平，實(shí)現(xiàn)了在無(wú)人干預(yù)和監(jiān)督的情況下，控制系統(tǒng)通過(guò)自主驅(qū)動(dòng)和決策，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)與加工的自動(dòng)控制。

4.2 模糊技術(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

模糊技術(shù)是將被控對(duì)象在模型化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)有效調(diào)控的新型技術(shù)，不但擴(kuò)大了自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能范圍，也拓展了自動(dòng)控制系統(tǒng)的定義。模糊控制系統(tǒng)的功能主要分為：輸入/接口———決策/執(zhí)行結(jié)構(gòu)———功能設(shè)備———被控對(duì)象———檢測(cè)設(shè)備等，模糊控制的決策/執(zhí)行結(jié)構(gòu)是整個(gè)系統(tǒng)的核心。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用模糊控制技術(shù)可以整合電液設(shè)備、電動(dòng)機(jī)、伺服器等關(guān)鍵設(shè)備，提升工業(yè)自動(dòng)化控制的準(zhǔn)確性和適應(yīng)性，并在對(duì)象的層面上擴(kuò)大了系統(tǒng)的控制范圍和能力，使工業(yè)自動(dòng)化制造的安全、質(zhì)量和效率目標(biāo)有了根本性和系統(tǒng)性的保障。

4.3 專家決策系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

專家決策系統(tǒng)是工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)和控制過(guò)程中十分重要的基礎(chǔ)系統(tǒng)，是在知識(shí)和信息極大豐富的基礎(chǔ)上，模擬專家設(shè)計(jì)、控制、決策的機(jī)制和過(guò)程，是在傳統(tǒng)控制技術(shù)和決策理論基礎(chǔ)上，利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和計(jì)算機(jī)設(shè)備開發(fā)出的新型控制體系和模式。專家決策系統(tǒng)的核心在于對(duì)信息的全面獲取和決策的邏輯推導(dǎo)，采取構(gòu)建推理機(jī)制、豐富知識(shí)來(lái)源和構(gòu)建決策庫(kù)等方式解決自動(dòng)化控制過(guò)程中遇到的問(wèn)題，將大量的專家經(jīng)驗(yàn)和借鑒方法作為解決問(wèn)題的基礎(chǔ)，提升工業(yè)自動(dòng)化控制過(guò)程中各類問(wèn)題處理的效率和質(zhì)量。在工業(yè)自動(dòng)化控制過(guò)程中，專家決策系統(tǒng)的重點(diǎn)要放在推理和決策兩個(gè)環(huán)節(jié)，要針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制的特點(diǎn)，配合專家決策系統(tǒng)的推理方向，有效調(diào)控工業(yè)自動(dòng)化控制的鏈條和邏輯，制定出工業(yè)自動(dòng)化控制的規(guī)則和方法，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的控制進(jìn)行知識(shí)性和邏輯性驗(yàn)證，提升工業(yè)自動(dòng)化控制的效率和功能。

5 結(jié)語(yǔ)

為了提高計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化精度，文中提出了基于人工智能的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化方法。通過(guò)人工智能技術(shù)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的變化特點(diǎn)進(jìn)行無(wú)限逼近，并通過(guò)仿真測(cè)試分析其性能。結(jié)果表明，本文方法提高了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度，增強(qiáng)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，獲得了比傳統(tǒng)方法更優(yōu)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制精度。

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