專利名稱：基于網(wǎng)絡(luò)的低成本模糊神經(jīng)元控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制技術(shù)，具體涉及基于網(wǎng)絡(luò)的低成本模糊神經(jīng)元控制方法。
模糊控制已被實(shí)踐證明是實(shí)現(xiàn)智能算法的簡單有效的方法，在許多工業(yè)控制問題中得到廣泛應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)是容易構(gòu)造，對硬件的結(jié)構(gòu)和內(nèi)存空間要求不高，所以可在簡單低成本的諸如內(nèi)嵌控制器的設(shè)備控制器上實(shí)現(xiàn)。例如，市場上已有多種專用于模糊控制的芯片并被用于各種控制設(shè)備、控制裝置中；其缺點(diǎn)是不容易對模糊算法進(jìn)行改進(jìn)，缺少一個(gè)對其進(jìn)行優(yōu)化的系統(tǒng)的方法，而且，其模糊控制的有效性往往局限于十分具體的工作狀況。另一方面，神經(jīng)元網(wǎng)具有公認(rèn)的學(xué)習(xí)功能，已被成功地用于許多復(fù)雜問題的智能控制中?；谏窠?jīng)元網(wǎng)的控制系統(tǒng)，可隨工況的變化而變，取得多種工況下的有效控制。單神經(jīng)元網(wǎng)的主要問題是不知其工作原理(黑箱方式)，同時(shí)，算法和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難在簡單小內(nèi)存的內(nèi)嵌系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，國外曾有開發(fā)過神經(jīng)元網(wǎng)芯片，但由于高成本和使用的復(fù)雜性而難以商業(yè)應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是提供一種基于網(wǎng)絡(luò)的低成本模糊神經(jīng)元控制方法，可以將神經(jīng)元網(wǎng)的學(xué)習(xí)功能和模糊控制實(shí)現(xiàn)的簡捷性加以結(jié)合，有效克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，使神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)可以有效地通過模糊規(guī)則形式以較低的成本實(shí)現(xiàn)控制方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，構(gòu)造一種基于網(wǎng)絡(luò)的低成本模糊神經(jīng)元控制方法，包括以下步驟利用模糊控制規(guī)則描述設(shè)備控制程序；在設(shè)備控制器實(shí)現(xiàn)模糊控制程序；在與所述設(shè)備連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中，將所述模糊控制規(guī)則描述的設(shè)備控制程序轉(zhuǎn)化成與之等價(jià)的模糊神經(jīng)元網(wǎng)程序，將所述設(shè)備控制器運(yùn)行數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)送到所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器對該模糊神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)優(yōu)化，將經(jīng)過學(xué)習(xí)優(yōu)化的神經(jīng)元網(wǎng)恢復(fù)為模糊規(guī)則形式下載到所述設(shè)備控制器；由設(shè)備控制器根據(jù)經(jīng)過優(yōu)化的模糊規(guī)則對被控設(shè)備進(jìn)行控制。
在按照本發(fā)明提供的方法中，所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器包括通過本地網(wǎng)絡(luò)連接的集散控制系統(tǒng)的本地服務(wù)器或者通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)連接的遠(yuǎn)程廠家控制服務(wù)器。
本發(fā)明提供的一種基于網(wǎng)絡(luò)的低成本模糊神經(jīng)元控制方法，其特征在于，包括以下步驟本地硬件執(zhí)行基于模糊規(guī)則的控制；網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器上的軟件對在所述本地硬件上執(zhí)行的模糊規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化刷新。
在上述按照本發(fā)明提供的方法中，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器上的軟件對在所述本地硬件上執(zhí)行的模糊規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化刷新，包括以下步驟在所述服務(wù)器中，對設(shè)備控制程序轉(zhuǎn)化成與之等價(jià)的模糊神經(jīng)元網(wǎng)程序，將所述設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)送到所述服務(wù)器對所述模糊神經(jīng)元網(wǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí)優(yōu)化，將經(jīng)過學(xué)習(xí)優(yōu)化的神經(jīng)元網(wǎng)恢復(fù)為模糊規(guī)則形式，并下載傳送給所述被控設(shè)備。
實(shí)施本發(fā)明提供的基于網(wǎng)絡(luò)的低成本模糊神經(jīng)元控制方法，可以在本地網(wǎng)絡(luò)連接的家庭集散控制系統(tǒng)中的本地(控制)服務(wù)器或者是遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)連接的遠(yuǎn)程廠家(控制)服務(wù)器中，利用本發(fā)明提供的這種方法，可以通過動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)修改控制策略并直接反映到設(shè)備控制性能的改進(jìn)，例如，可方便地實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同環(huán)境自適應(yīng)地變化，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、區(qū)域化和季節(jié)化的智能控制，進(jìn)一步使在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下以較低成本實(shí)現(xiàn)智能化的控制成為可能結(jié)合附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明的特點(diǎn)，附圖中

圖1是說明本發(fā)明方法的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是典型的兩個(gè)輸入、一個(gè)輸出的9規(guī)則模糊神經(jīng)元網(wǎng)的示意圖；圖3是簡單神經(jīng)元網(wǎng)的輸入量隸屬函數(shù)的說明示意圖；圖4是簡單神經(jīng)元網(wǎng)的模糊推理過程的示意圖；圖5是簡單神經(jīng)元網(wǎng)的輸出量控制綜合的示意圖。
結(jié)合附圖1，具體說明本發(fā)明的步驟如下如圖1所示，本地設(shè)備控制器1通過通信網(wǎng)絡(luò)2與服務(wù)器3連接，該服務(wù)器3可以是本地網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，也可以是遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。其中，本地控制器1是以模糊控制規(guī)則描述的當(dāng)?shù)卦O(shè)備控制的“簡單實(shí)現(xiàn)”，服務(wù)器上進(jìn)行基于模糊神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程“復(fù)雜的優(yōu)化過程”其中，信息流4將本地控制器中的運(yùn)行數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)2傳送給遠(yuǎn)程服務(wù)器3，利用模糊神經(jīng)元網(wǎng)對模糊控制程序進(jìn)行優(yōu)化，信息流3表示將優(yōu)化結(jié)果(如控制參數(shù)、規(guī)則、程序等)通過通信網(wǎng)絡(luò)2傳送給本地控制器1。具體說明如下1、首先，利用模糊規(guī)則描述各種控制程序，并在本地硬件上實(shí)現(xiàn)。對多數(shù)控制問題，特別是一般家用設(shè)備的控制問題，有許多有效的方法來完成這一步。
2、在家庭集散控制系統(tǒng)或者是廠家遠(yuǎn)程控制服務(wù)中心，將用模糊規(guī)則描述的控制程序轉(zhuǎn)化成等價(jià)的模糊神經(jīng)元網(wǎng)程序，利用通過網(wǎng)絡(luò)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)優(yōu)化，學(xué)習(xí)完后，將神經(jīng)元網(wǎng)恢復(fù)到模糊規(guī)則形式。如此，控制程序的性能得以改進(jìn)，并可根據(jù)其不同的環(huán)境自適應(yīng)地變化，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、區(qū)域化和季節(jié)化的智能控制。
其中，第1步體現(xiàn)了“當(dāng)?shù)睾唵巍钡挠布?shí)現(xiàn)思想，而第2步體現(xiàn)了“遠(yuǎn)程復(fù)雜”的軟件實(shí)現(xiàn)思想。
圖2給出一個(gè)典型的雙輸入單輸出，具有9個(gè)模糊控制規(guī)則的多層模糊神經(jīng)元網(wǎng)。它采用的構(gòu)造是模塊化，可以對其中一個(gè)模塊的簡單神經(jīng)元網(wǎng)，用神經(jīng)元網(wǎng)分別描述其(a)輸入量的隸屬函數(shù)(圖3)；(b)模糊邏輯推理(圖4)，和(c)輸出量控制綜合(圖5)。
直接根據(jù)模糊控制規(guī)則構(gòu)成，不需要訓(xùn)練或?qū)W習(xí)。學(xué)習(xí)只有在對控制進(jìn)行改進(jìn)時(shí)才進(jìn)行。利用這種方法，還可以給服務(wù)器或代理服務(wù)器加入新的控制規(guī)則或者去掉多余無用的規(guī)則。
利用本發(fā)明的方法，可以將簡潔的模糊控制與復(fù)雜神經(jīng)元網(wǎng)系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的本地簡單的硬件控制器與遠(yuǎn)程服務(wù)器上復(fù)雜的軟件優(yōu)化有機(jī)地結(jié)合一起。也就是說，通過遠(yuǎn)程服務(wù)器模糊神經(jīng)元網(wǎng)對控制程序進(jìn)行優(yōu)化，解決了硬件，特別是內(nèi)嵌控制系統(tǒng)的優(yōu)化控制的實(shí)現(xiàn)問題，從而使低成本智能控制成為可能。
權(quán)利要求
1.一種基于網(wǎng)絡(luò)的低成本模糊神經(jīng)元控制方法，其特征在于包括以下步驟利用模糊控制規(guī)則描述設(shè)備控制程序；在設(shè)備控制器實(shí)現(xiàn)模糊控制程序；在與所述設(shè)備連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中，將所述模糊控制規(guī)則描述的設(shè)備控制程序轉(zhuǎn)化成與之等價(jià)的模糊神經(jīng)元網(wǎng)程序，將所述設(shè)備控制器運(yùn)行數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)送到所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器對該模糊神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)優(yōu)化，將經(jīng)過學(xué)習(xí)優(yōu)化的神經(jīng)元網(wǎng)恢復(fù)為模糊規(guī)則形式下載到所述設(shè)備控制器；根據(jù)經(jīng)過優(yōu)化的模糊規(guī)則對被控設(shè)備進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器包括通過本地網(wǎng)絡(luò)連接的集散控制系統(tǒng)的本地控制代理服務(wù)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器包括通過本地網(wǎng)絡(luò)連接的集散控制系統(tǒng)的本地控制服務(wù)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器包括通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)連接的遠(yuǎn)程廠家控制服務(wù)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器包括通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)連接的遠(yuǎn)程廠家控制代理服務(wù)器。
6.一種基于網(wǎng)絡(luò)的低成本模糊神經(jīng)元控制方法，其特征在于，包括以下步驟本地硬件執(zhí)行基于模糊規(guī)則的控制；網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器上的軟件對在所述本地硬件上執(zhí)行的模糊規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化刷新。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器上的軟件對在所述本地硬件上執(zhí)行的模糊規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化刷新，包括以下步驟在所述服務(wù)器中，對設(shè)備控制程序轉(zhuǎn)化成與之等價(jià)的模糊神經(jīng)元網(wǎng)程序，將所述設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)送到所述服務(wù)器對所述模糊神經(jīng)元網(wǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí)優(yōu)化，將經(jīng)過學(xué)習(xí)優(yōu)化的神經(jīng)元網(wǎng)恢復(fù)為模糊規(guī)則形式，并下載傳送給所述被控設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述方法，所述本地硬件是被控設(shè)備控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述方法，所述設(shè)備控制器是內(nèi)嵌控制器。
全文摘要
一種基于網(wǎng)絡(luò)的低成本模糊神經(jīng)元控制方法,在本地設(shè)備控制器1實(shí)現(xiàn)模糊控制程序;在通過通信網(wǎng)絡(luò)2與設(shè)備控制器1連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器3中,將模糊控制規(guī)則轉(zhuǎn)化成模糊神經(jīng)元網(wǎng)程序,而設(shè)備控制器運(yùn)行數(shù)據(jù)(4)通過網(wǎng)絡(luò)送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器對該模糊神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)優(yōu)化,最后將優(yōu)化神經(jīng)元網(wǎng)恢復(fù)為模糊規(guī)則下載(5)到設(shè)備控制器運(yùn)行。這種控制方法可通過動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)修改控制策略并直接反映到設(shè)備控制程序性能的改進(jìn),使得低成本實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制成為可能。
文檔編號G06N3/06GK1361505SQ00130888
公開日2002年7月31日 申請日期2000年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月25日
發(fā)明者王飛躍, 黃小池 申請人:廣東科龍電器股份有限公司, 中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所