本書為全國電力行業(yè)十四五規(guī)劃教材。
本書理論聯(lián)系實際,以火力發(fā)電過程為工程背景,結合燃煤機組智能化建設,介紹了智能控制算法在建模,仿真、優(yōu)化、控制等方面的應用。首先,系統(tǒng)全面地介紹了自動控制理論的發(fā)展歷史及智能控制理論的發(fā)展應用現(xiàn)狀;描述了智能控制系統(tǒng)的一般結構,為后續(xù)各章節(jié)的理論介紹及程序設計莫定基礎;從工程應用角度出發(fā)。結合實例對象仿真,論述可以用于不同場合的自動控制系統(tǒng)數(shù)字仿真的離散相似法和數(shù)值積分法;論述了單純形法等經(jīng)典優(yōu)化方法以及遺傳算法、蟻群算法、粒子群算法等群體智能優(yōu)化算法,通過具體實例描述了優(yōu)化方法在控制器參數(shù)尋優(yōu)及模型辨識中的應用過程;介紹了模糊控制的數(shù)學基礎---模糊數(shù)學的基礎知識,分析了經(jīng)典模糊控制器和 TS模糊控制器的設計過程,并通過不同的實例展示了控制器設計的細節(jié);介紹了神經(jīng)網(wǎng)絡的基本原理、學習方法和常見的淺層網(wǎng)絡,論證了神經(jīng)網(wǎng)絡用于參數(shù)辨識、故障診斷、回路控制的方法,通過具體工程實例論證了不同類型神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)過程。
本書通過對智能控制理論和方法進行全面系統(tǒng)的介紹,使學生從方法論與基礎理論、研究方法、研究技術應用三個層次,定性和定量研究兩個方面,理論知識與實踐環(huán)節(jié)相結合的基礎上,掌握并運用智能控制理論的基本方法,解決工程中的實際問題。結合教學團隊多年的實踐教學經(jīng)驗,編寫一本滿足當前教學要求,體現(xiàn)教學改革精神,符合當下發(fā)展趨勢,反映當前新思想、新理論的理論與實踐相結合的教材。
隨著新型電力系統(tǒng)建設的逐漸推進,火電機組的外部環(huán)境也隨之發(fā)生改變,不但要滿足日益嚴格的環(huán)保和安全要求,而且要面對煤種的不確定、電網(wǎng)快速調峰、新能源消納的問題及經(jīng)營競爭的壓力,傳統(tǒng)運行方式及控制技術已不能解決這些問題,因此智能發(fā)電是火電機組未來發(fā)展的趨勢。其中,智能發(fā)電需要關注復雜系統(tǒng)的多目標優(yōu)化控制、電站設備狀態(tài)監(jiān)測、自組織精細管理等問題,而這些問題的基礎是利用先進算法實現(xiàn)復雜系統(tǒng)的優(yōu)化控制。智能發(fā)電框架下,對燃煤機組控制提出了更高的要求,很多情況下常規(guī) PID 控制是不可能實現(xiàn)的。只有依賴于先進控制算法,因此先進控制算法尤其是智能算法具有十分廣闊的應用前景。相比較 PID控制算法的普及,智能算法有一定的準入門檻,本書期望從基礎理論和工程應用兩個角度揭示智能控制的本質,為算法的完善及應用推廣提供幫助。智能控制一詞起源于 20 世紀 70年代,最開始僅是一個概念和想法,用來描述人機交互的系統(tǒng),經(jīng)過五十多年的發(fā)展,逐漸形成一系列的理論分支。智能控制并不是一種控制方法,而是一類方法的統(tǒng)稱,這些方法具備共同的目標,即模擬人或者群體生物的智能行為用于解決復雜難以建立對象模型的問題。例如,遺傳算法模擬的是自然界優(yōu)勝劣汰的進化過程,蟻群算法模擬的是群居生物--螞蟻找尋食物的過程,粒子群算法模擬的是鳥群搜索食物的過程,這類群體智能算法的目標是解決多維空間的搜索問題。模糊控制作為智能控制的一個重要分支,希望通過計算機和模糊數(shù)學描述人們對于周圍事物和現(xiàn)象的認識,使機器能夠模擬人的行為,從而達到智能的目的。神經(jīng)網(wǎng)絡也是模擬人的神經(jīng)結構建立起來的一種理論體系,通過學習和訓練,使網(wǎng)絡具備某種特征。專家系統(tǒng)期望用計算機的軟硬件系統(tǒng)模擬人類某個領域專家的智能行為,研究的是特定群體的智能而非廣泛群體的智能?偨Y這些分支,智能控制的方法具有沒有算法解知識系統(tǒng)十推理模型等共同特征,在知識自動化中發(fā)揮著重要的作用。
前言
第1章 概述
1.1 智能控制理論的發(fā)展歷史
1.2 智能控制的現(xiàn)狀及應用
第2章 控制系統(tǒng)數(shù)字仿真
2.1 計算機仿真
2.2連續(xù)系統(tǒng)二次建模過程---連續(xù)系統(tǒng)的離散化
2.3離散系統(tǒng)的差分方程求取
2.4 計算機仿真程序設計
第3章 智能優(yōu)化理論與萬法
3.1 控制系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化問題
3.2 單純形法
3.3 遺傳優(yōu)化算法
3.4 蟻群優(yōu)化算法
3.5 粒子群優(yōu)化算法
第4章智能建模理論與方法
4.1建模方法概述
4.2智能辨識原理
4.3估計模型的選擇
4.4基于標準粒子群算法的智能辨識
第5章 模糊控制
5.1模糊控制概述
5.2模糊控制的數(shù)學基礎
5.3基本模糊控制器設計
5.4帶自調整因子的模糊控制器設計
5.5 模糊與 PID 復合控制
5.6 TS模糊模型控制
第6章 神經(jīng)網(wǎng)絡及神經(jīng)網(wǎng)絡控制
6.1 生物神經(jīng)元和人工神經(jīng)元
6.2 神經(jīng)網(wǎng)絡的結構及學習方法
6.3 典型的淺層神經(jīng)網(wǎng)絡
6.4 神經(jīng)網(wǎng)絡故障診斷
6.5 神經(jīng)網(wǎng)絡控制