仿人智能积分控制算法的研究

积分作用从某种意义上来说是人的记忆功能的模拟。对人而言，记忆功能具有某种选择性；在控制中，人总是有选择地记忆有用的信息而不记忆无用的信息。根据这一发现，周其鉴于1983年提出了著名的仿人智能积分控制算法：

其中：u-控制输出；Kp-比例系数；k-抑制系数；e-误差；e-误差变化率；em，i-误差第i次峰值。
但是，信息的有用性是相对的，当时过境迁时，原来一些有用的信息会变成无用。这时除了不记忆当前无用的信息外还会遗忘那些原来有用而当前变得无用的信息。因此，仿人智能积分控制中的积分作用除表现人的记忆与不记忆两种行为外，还应该加上遗忘行为。

张红梅

2020-11-24 10:49:01

仿人智能积分控制
常规PID控制中的积分作用，不加选择地“记忆”了误差及误差变化的所有信息，其中也包含了对控制不利的信息。因此，这种积分作用缺乏智能性，其对误差的积分过程如图1所示，且这种积分作用的针对性不强，甚至有时不符合控制系统的客观需要，只要误差存在就一直进行积分，造成“积分饱和”。

在积分曲线的（c，d）段，积分作用增加一个正量的控制有利减小回调，但在（d，e）区间积分作用继续增强，其结果势必造成系统再次出现超调，这时的I控制作用对系统有害无利。为了克服这种积分控制作用的缺点，满足ee》0，加上积分作用。这样，积分控制作用及时给出合适的附加控制量，能有效地抑制系统误差的增加，而在ee》0时，取消积分作用，使系统借助惯性向稳态过渡。

反积分仿人智能控制
从动力学角度来看，系统误差的产生是由能量不平衡而导致系统应有能量损失的一种表现。在系统控制时，比例作用的主要目的是建立系统新的能量平衡，而积分作用的主要目的是弥补系统中应有的能量积累。因此，良好的控制应该预先补充较多的能量尽快地使系统恢复，再在系统恢复的过程中逐步退回一些原来补人太多的能量，避免引起系统超调。为了使积分作用更加合理，在误差增大区间施以较强的积分而在误差减小时则应施以适当的反向积分使多余积分退出。这样，系统在达到新的平衡时保持应有的能量。
实际上，仿人智能积分控制从某种角度来说，不仅具有常规的积分功能，还具有类似于微分的功能，并且，这种用智能积分来体现微分功能的控制既敏感了误差的变化趋势又不像微分那样对噪声也非常敏感。因此，采用仿人智能积分控制时一般不需要再加微分作用。由图2可见，在AB与CD两个区间，反积分仿人智能控制和仿人智能积分控制的积分作用基本相同，主要体现常规积分作用，但在：BC与DE两个区间，只有反积分仿人智能控制的积分与微分的趋势保持一致，因此更好地体现了微分功能。表现在控制方面，则是控制器观察到误差将以某个速度通过误差零点时，将采取拉力的作用方式以防止大的超调量，在相平面内，D控制作用实际就是误差的相轨迹。因此应削弱控制初期D控制的作用；当误差接近0时，则加强其作用，使D控制作用主要在误差较小时起作用。