智能控制及移動機器人研究中的問題分析

（貴州電網(wǎng)有限責任公司畢節(jié)供電局，貴州 畢節(jié) 551700）

0 引言

智能控制就是利用設計好的程序進行控制，借此實現(xiàn)自動控制。如今，智能控制技術為自動控制發(fā)展提供動力，并且不斷優(yōu)化成為更加完善的控制技術，廣泛應用于生活。社會在進步的同時，科學技術也在不斷進步，智能化控制技術也需要跟隨時代的腳步不斷完善創(chuàng)新，從而滿足當前時代的需求[1]。

1 自動控制的問題與出路

傳統(tǒng)的控制理論，還存在如下一些問題。

（1）傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)建立要數(shù)學模型的基礎上，存在著許多不足之處，比如特別復雜、充滿多變性、不能簡便并且確保順利地實現(xiàn)控制。

（2）傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)必須依賴于一些比較拘泥死板的假設，這些假設往往與實際情況相沖突。

（3）傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)沒有辦法對一些復雜或者具有多變性的對象進行數(shù)學建模，自然而然就無法實現(xiàn)控制。

針對這些問題，需要從以下幾個方面進行針對性的改善。

（1）目光放長遠，對控制系統(tǒng)進行適當創(chuàng)新，制定出更具有針對性的解決方案。

（2）敢于嘗試，在系統(tǒng)工作的過程中實時改進，從而不斷完善。

從上述可以看出，改善自動控制系統(tǒng)的前提是將模型看作實體。所建立的數(shù)學模型包含一些固定的內(nèi)容，它們是動態(tài)的、充滿活力的，并不是固定不變的。對于那些未知的系統(tǒng)和非傳統(tǒng)數(shù)學模型的系統(tǒng)，需要建立更完善的實施方案，將智能化完美融入其中，從而實現(xiàn)智能化控制系統(tǒng)的建立[2]。

人工智能普及化逐漸成為一種趨勢，而人工智能的高速發(fā)展大大地促進了自動控制系統(tǒng)的日漸優(yōu)化，逐漸發(fā)展成為智能控制技術。自動控制系統(tǒng)不僅面臨巨大的挑戰(zhàn)，而且也具有良好的機遇，因此，需要首先解決其中存在的缺陷，有針對性地提出改善方案，從而從根本上解決問題；然后找到合適的機遇，把智能化控制技術廣泛應用，不斷發(fā)展。

2 移動機器人分析

移動機器人是智能化在機器人上的完美體現(xiàn)，對機器人的智能控制是智能化控制系統(tǒng)的主要應用領域[3]。

2.1 系統(tǒng)體系結構

目前，已經(jīng)初步實現(xiàn)未知環(huán)境下移動機器人的分布式控制。環(huán)境感知器是由該系統(tǒng)的激光雷達平臺和多視覺系統(tǒng)組成的，建立地形高度圖從而對一些特殊區(qū)域進行分析。光纖陀螺儀、傾角儀和里程計等儀器對移動機器人進行方向控制。分布式控制系統(tǒng)結構完善，包含多個層面，分工明確，準確地完成每一項工作。

2.2 環(huán)境建模與定位

有專家系統(tǒng)性地總結了未知環(huán)境中移動機器人導航環(huán)境建模研究取得的進展，將環(huán)境建模進行分類，將主要環(huán)境模型的優(yōu)點和不足分別指出，總結出其中存在的問題，這對于更深層次地研究移動機器人具有重要意義。

未知環(huán)境中移動機器人獲取環(huán)境信息的重要途徑是機器人視覺，這對環(huán)境建模來講非常重要。Harris角點檢測方法依賴于尺度空間理論，不僅可以保持Harris角點不受光照條件和攝像機姿態(tài)變化影響，而且還能全方面監(jiān)測問題。

2.3 路徑規(guī)劃與避障

將粒群智能與免疫原理以及進化算法相結合，提出一種依賴于粒群行為和免疫克隆機制的移動機器人規(guī)劃方法，可以比較迅速地規(guī)劃出滿足所有需求的可以執(zhí)行的方案。這種方案還可以通過改變粒群行為操作參數(shù)，實現(xiàn)全方面規(guī)劃。方案提出一種利用RBF網(wǎng)絡和遺傳算法實現(xiàn)對光纖陀螺漂移誤差模型的辨識方法。方案還提出了以Elitist競爭機制為基礎的遺傳進化訓練方法。這種方法可以有效地提高移動機器人導航定位的精確度，并且明顯減小光纖陀螺的誤差。

相關研究人員還提出一種以激光雷達為基礎的移動機器人實時規(guī)避算法，這種算法考慮全面，依賴于圓弧軌跡的路途規(guī)劃，用平滑路徑靠近目的地，改善移動機器人躲避障礙的行為，同時利用激光雷達的警報信息產(chǎn)生刺激，并且應答反應，經(jīng)過此過程，能夠保證在環(huán)境不斷改變的情況下，移動機器人的避障行為仍然可以正常進行。

2.4 故障診斷

一種依賴于粒子濾波器的移動機器人慣性導航系統(tǒng)傳感器的故障診斷方法被廣泛運用于故障檢測方面，這種方法依賴于遵循規(guī)則的推理和多粒子濾波器相互融合，利用多粒子濾波器全方位監(jiān)視移動機器人的運動情況，利用遵循規(guī)則的推理確定移動機器人的移動狀況，這可以顯著地解決之前單粒子濾波器存在的問題，從而提升故障診斷的效率同時提高故障診斷的精確度。

3 智能控制的應用研究領域

目前階段存在的智能控制系統(tǒng)包含地階控制系統(tǒng)、專家控制系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)控制系統(tǒng)和學習控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)都有自己的構成依據(jù)、組成結構和分析方法等，可以在不同的情況下有針對性地加以應用，我們必須明確智能控制的應用研究領域，絕對不能盲目研究，毫無針對性，這樣只會浪費時間精力和資源，并不能取得有用的研究進展。

3.1 智能機器人規(guī)劃與控制

21世紀，人工智能技術高速發(fā)展，傳統(tǒng)機器人的功能已經(jīng)無法滿足當今時代的需求。因此，為了順應時代的發(fā)展，必須對機器人的功能進行優(yōu)化和完善，對不同智能程度的機器人進行不同程度的優(yōu)化完善，不能死板固執(zhí)地一視同仁，需要視情況而定。相關研究人員比較關心的一個問題是移動機器人運動的規(guī)劃與控制。執(zhí)行一個任務之前，首先必須制定出符合要求的計劃，然后按照這個計劃實施，這樣可以使得機器人滿足當今時代的需求。

3.2 生產(chǎn)過程的智能監(jiān)控

工業(yè)上的許多生產(chǎn)過程存在高風險，稍有不慎就會出現(xiàn)意外，因此，這些生產(chǎn)過程需要全方位的監(jiān)視和控制，實施監(jiān)控生產(chǎn)過程，即使發(fā)生意外也能及時補救，從而保證生產(chǎn)過程的安全性并且不影響生產(chǎn)過程的進度。我們可以采用效果顯著的智能控制模式保證生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)良。

3.3 自動加工系統(tǒng)的智能控制

計算機集成加工系統(tǒng)（CIMS）和柔性加工系統(tǒng)（FMS）在這些年取得了較為顯著的進步與發(fā)展。比如在一個加工過程中，需要考慮在不同情況下所需要的不同操作，全方面考慮，避免出現(xiàn)意外從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。加工過程中所需要的各種復雜的軟件和硬件以及不確定的環(huán)境無疑給加工過程增添了許多的坎坷。

3.4 智能故障檢測與診斷

實時監(jiān)控可以使得故障檢測與診斷過程避免許多不必要發(fā)生的意外，對于智能故障與診斷過程十分重要。為了提高系統(tǒng)工作的精確度，需要控制系統(tǒng)擁有自動檢測故障的能力和自動診斷的能力。

例如生活中常見的火災報警器，煙霧探測器對周圍環(huán)境進行實時監(jiān)控，實時探測煙霧的存在，報警器一旦檢測到煙霧，立刻通過一個設定的系統(tǒng)進行應答，發(fā)出警報聲，從而達到提醒人們的目的。

4 智能控制的進一步研究問題

智能控制是一種新興技術，但是它還沒有一種完善的體系賴以支撐，仍然需要繼續(xù)探索創(chuàng)新和發(fā)展。

4.1 探求更新的指導理論

時代在不斷進步，智能控制如果想要跟上時代的腳步，不能一直依賴于傳統(tǒng)的指導理論，需要適當進行創(chuàng)新，必須去尋找新的指導理論，從而更好地順應時代的發(fā)展。智能控制想要長久且穩(wěn)定地發(fā)展下去，必須深入研究基本概念，尋找新的理論，建立新的控制原理。

4.2 明確智能控制的研究目標

研究智能控制的目的必須要時刻明確，不能和傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)一概而論，必須用新的目光去重新看待。因此，相關研究人員需要根據(jù)實際情況對方案做出調(diào)整，從而更順利地進行研究；根據(jù)周圍環(huán)境情況選擇研究的方向，避免盲目研究，減少失誤出現(xiàn)的可能性，提高研究過程的效率。

4.3 智能自動化要面向復雜系統(tǒng)

并不是所有的系統(tǒng)都需要引入智能控制技術，對于那些復雜的系統(tǒng)來說，引入智能控制可以讓實現(xiàn)目標變得輕松；而對于那些簡單的系統(tǒng)來說，并不需要引入控制系統(tǒng)，如果盲目引入，只會造成資源浪費，并不能帶來便利。把智能控制應用于簡單系統(tǒng)，很大程度上會把系統(tǒng)變復雜，從而在浪費資源的同時還會降低生產(chǎn)效率，這并不有利于智能控制技術的廣泛應用。

5 結語

從智能控制的發(fā)展過程可以看出，智能控制技術仍舊需要優(yōu)化創(chuàng)新，不斷完善控制體系，從而保證其長久且穩(wěn)定地跟隨時代的腳步。相關研究人員需要明確智能控制的研究方向，制定有針對性的方案進行研究；還需要對未知環(huán)境下移動機器人導航控制的一些研究進展進行分析，為研究智能控制和移動機器人奠定基礎，并且有助于深層次地研究智能控制技術和移動機器人控制。