当前课程知识点:产品设计原理 > 第六章 产品工程设计原理 > 6.3 产品控制原理 > 6.3 产品控制原理
欢迎来到《产品设计原理》在线课堂
今天我们要了解的是产品的控制系统设计原理
当今社会生活中
人们的生产及生活用品自动化程度越来越高
人工智能技术的日新月异
为社会生活提供了强大的动力
以机器取代人工
是社会化大生产发展的必然趋势
因此
精确高效的控制系统
在产品设计中占据着尤为重要的地位
自动控制在我们的生活中无处不在
我们所使用的冰箱
洗衣机等日常家用电器都已经进入了智能时代
傻瓜式的操作能够为消费者提供简单
便捷的使用体验
为生活带来方便
在工业生产中
自动化控制系统的出现使生产效率大大提高
使重复劳动中的人工成本
降低到了最小
并且由于计算机控制的准确性
使手工生产中由于人为因素带来的误差
得到了控制
自动控制技术的发展
使得人工智能在各类产品上的应用
得到了长足进步
仿人形机器人也出现在了公众视野
舞蹈机器人
足球机器人等极具娱乐观赏性的产品
也已经走入了我们的生活
产品设计中的智能控制
即为我们通常所说的IC
即人工智能与自动控制的交集
智能控制在产品中强调智能与控制的结合
控制系统必须具有智能
而通常我们所说的智能系统
也大多是指产品的控制系统
那么当前我们所见到的智能控制系统
又是如何发展而来的呢
产品的自动控制发展大体经历了三个阶段
即经典控制阶段
其作用对象一般为单输入单输出系统
其数学模型一般采用传递函数的形式
早期采用PID等算法的工业生产线
就是典型的代表
现代控制阶段一般为多输入多输出系统
数学模型多采用状态空间
如上世纪六七十年代的火炮控制系统
都是采用此类控制方法
当前我们处于智能控制与先进控制的阶段
诸多人工智能算法被应用于此
为产品智能化打下了坚实的基础
目前智能控制的主要方法有模糊控制
神经网络控制
专家系统
遗传算法等等
而模糊控制专家系统
在我们的工业产品及生活产品控制系统中
有着广泛的应用
神经网络控制
是一种模拟人脑神经系统智能活动的控制方法
它像人脑的神经元的构成结构和工作方式一样
每一组输入和输出的函数
都可以作为一个神经元分布在神经网络当中
可以实现多输入多输出信息的并行
分布式处理和存储
能够逼近任意非线性函数
能够进行学习
以适应环境的变化
在产品智能控制领域
有着极为广泛和重要的应用
专家系统是能够像人类专家那样
解决某些专业范围内的问题的
智能计算机控制系统
它能够将专家的经验移植到控制系统当中
使操作者无需掌握过多的领域知识
通过简单的操作
就能实现像专家一样解决问题
此处所说的专家
并不完全指业内专家学者
在某领域内掌握大量知识经验者
即可称之为专家
如洗衣工根据衣服的种类
净污程度等决定添加洗衣粉剂量
以及洗涤的时间及强度
就可以称之为专家经验
因而
专家系统的工作模式
就是将专家经验获取录入知识库
根据具体情况
由推理机得出执行方案
输出到作用对象
使其按照专家经验处理问题
然后就能使任何一个操作者都变成专家
遗传算法是模拟种群进化的原理
把问题进行编码
生成初始种群
像孟德尔的遗传学说一样
前代编码通过复制
交叉
变异等进行后代繁衍
直到获得最佳优化结果
模糊控制
是目前最受广泛关注的人工智能控制方法
在我们的生活中处处可见其为我们提供的便利
它是用计算机去模拟人的控制策略
传统常规的控制策略
通常建立在精确的数学模型之上
过去的控制系统中
人们常常认为模型越精确
控制越方便
然而在很多生活的应用场合当中
操作对象的数学模型很难得到
但人们的经验能够对其控制的很好
就像我们做饭的时候会说盐少许醋少许
但很难用精确的数学模型对其进行描述
另外
像我们人体感知天气有点热
雨不太大
大高个
小胖子等等都属于模糊化的描述
在生活中被我们广泛应用
在产品控制系统中
模糊控制当前也有着重要的意义
比如传统洗衣机是用指令
去控制具体的洗衣模式
我们手动给洗衣机精确的指令
洗衣时间
水流强度
甩干时间等
都是我们给定的准确数值
洗衣机会忠实地执行我们所给出的命令
然而衣服的种类不同
干净程度不同
各种情况下对洗衣的具体要求也不尽相同
有经验的洗衣工可能会告诉你
脏衣服要多洗一会儿
棉质衣服水流不能太强等等
这些我们生活中常用的模糊化话语
对于计算机来说是无法直接执行的
因为电脑需要的是精确数字信号作为指令
因此
能够将人类模糊化的经验
与控制系统的精确方案相转换的模糊控制系统
在当前产品智能控制系统中
越来越受到普通消费者的欢迎
正如加入模糊控制策略的智能洗衣机
将熟练洗衣工和家庭主妇的经验
加入到模糊控制策略当中
洗衣机操作者无需过多的洗衣经验
仅仅根据简单的情况判断
即可得到较为适宜的控制方案
而未来新一代洗衣机当中
甚至将会省去人工判断步骤
由传感器采集衣物布料
干净程度等信息自动进行判断和方案的选择
将执行方案发送给洗衣机
从而实现真正的自动化洗衣
产品中的模糊控制系统
通常要组成闭环
传感器采集到输入信号
模糊化成模糊词句
按照预先设计的规则库进行推理
得到执行方案
再反演模糊化
得到被控对象能够执行的精确控制量
再由传感器采集进行调整
从而使产品能够较好的完成任务
举例来说
采用模糊控制的工业电加热炉温控系统
控制目标是通过可控硅调节电压
使炉温保持在800摄氏度
温度传感器采集当前的炉温
根据温度差值变化等参数输入控制系统
通过推理得到控制方案
据此改变电压信号
从而调节炉内的温度
再由温度传感器进行温度采集
缩小之间的差距
实时动态进行调整
从而使控制系统更好地完成任务
在产品智能化程度日益加深的今天
准确的控制方案
简便的操作输入
使得控制系统的设计
越来越成为产品设计成败的重要因素
选择合适的控制策略
建立恰当的控制模型
经过实际的验证调试
才能够真正做到使产品的控制系统
满足客户要求
使产品经受住时间的考验
-1.1 什么是产品设计?
--1.1课件
-1.2 产品设计要则
--1.2 课件
-本章习题
-2.1 产品设计思维
--2.1 课件
-2.2 创新能力与思维工具
--2.2 课件
--2.2 扩展资料
-2.3 常用的创造技法
--2.3 课件
--2.3 扩展资料
-2.4 产品设计的系统性
--2.4 课件
-本章习题
-3.1 产品设计程序
--3.1 课件
-3.2 你的产品为谁而设计(客户需求与商机识别)
--3.2 课件
--3.2 扩展资料
-3.3 市场调研
--3.3 市场调研
--3.3 课件
--3.3 扩展资料
-本章习题
-4.1 产品功能设计
--4.1 扩展资料
--4.1 课件
-4.2 产品价值分析
--4.2 课件
-本章习题
-5.1 产品形态设计
--5.1 课件
-5.2 产品色彩设计
--5.2 课件
-5.3 产品设计材料原则
--5.3 课件
-5.4 产品设计材料要素
--5.4 课件
-5.5 产品设计中的金属材料
--5.5 课件
-本章习题
-6.1 产品电路基本结构
--6.1 课件
-6.2 产品电子系统设计
--6.2 课件
-6.3 产品控制原理
--6.3 课件
-6.4 产品结构设计原理
--6.4 课件
-6.5 产品结构设计构成
-6.6 产品设计的表面处理技术
--6.6 课件
-本章习题
-7.1 产品知识产权保护
--7.1 课件
-7.2 产品创新与创业
--7.2 课件
--7.2 扩展资料
-7.3 商业模式
--7.3 商业模式
--7.3 课件
--7.3 扩展资料
-7.4 创业团队组建与管理
--7.4 课件
-7.5 创业计划制定与创业计划书撰写
--7.5 课件
--7.5 扩展资料
-本章习题