一种系统控制方法、装置，控制器及控制系统制造方法及图纸

一种系统控制方法包括接收控制任务；根据控制任务从进化池中随机选择一条染色体，解码染色体得到N+1个集总策略；该染色体包含N+1个基因片段，其中每个基因片段唯一对应一个集总策略，每个集总策略唯一对应一个预设功能，一个所述集总策略用于对与其唯一对应的预设功能进行权重分配，进化池维护两条或两条以上染色体；N为大于或等于1的正整数；根据N+1个集总策略分配的权重进行集总运算得到集总控制输出；根据集总控制输出生成控制信号，所述控制信号用于进行系统控制。本发明专利技术实施例通过进化池维护多条染色体进行控制策略的维护与管理，为现实中复杂的控制环境提供动态的控制方法，提高控制系统的自适应性从而提高控制效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及电学领域，并且更具体地，涉及一种系统控制方法、装置、系统及应用该控制方法的控制器。
技术介绍
控制理论被成功应用于很多工业生产过程，航空领域，城市交通管理，甚至是企业绩效管理。一个完整的控制系统包括控制输入，控制器，被控对象或者被控过程。控制输入是我们期望被控对象可以达到的某种状态，被控对象就是被控制的设备或者过程，而控制器则是接受控制输入，通过某种算法或者策略，产生控制信号并施加于被控对象或者过程的设备。控制系统可以分为开环控制系统(open-loopcontrolsystem)和闭环控制系统(closed-loopcontrolsystem)。如图1所示，开环控制系统的输出端和输入端之间不存在反馈，其具有简单，经济的优点；然而开环控制系统同时具有响应时间长，抗干扰能力弱等缺点。通过引入反馈，闭环控制系统有效克服开环控制系统的缺陷。如图2所示，闭环控制系统通过比较系统行为即系统输出与期望行为即输入之间的偏差，产生相应的控制信号，消除偏差以达到控制目的。较之于开环控制系统，闭环控制器具有响应快，抗干扰，对原件特性不敏感等优点。从闭环控制的反馈原理上看，闭环控制系统具有自我调节的能力，因而具有一定的自适应性。然而，在闭环控制系统中，控制器的设计往往依赖于对被控对象准确的系统辨识。被控对象的系统辨识(systemidentification)指的是对系统的行为进行参数化或者非参数化的描述。在现有技术中，人们往往通过某种方法估计/辨识被控对象的模型参数，然后根据由这些模型参数构成的模型设计相应的控制器。通过该方法得到的控制器，往往只有在被控对象能够被准确辨识的基础上，才能获得好的控制性能；同时也只有在被控对象的模型参数落在某个区间内，才具有优越的控制效果。然而，被控对象的模型参数估计/辨识本身是具有很大挑战性的问题。现有的系统辨识方法往往需要针对模型特性，提出某种假设，以便于模型参数的估计。比如线性ARMA(AutoRegressive-MovingAverage)模型假设系统的输入与输出满足如下的关系：这里，p,q,αi,βj为系统的模型参数，它们均需要通过某种方法估计得到。该模型假设线性的关系，同时假设模型参数是固定的，不会随着时间的推进而改变。然而这些假设在现实复杂的控制过程中，往往很难成立。另外，即使模型假设成立，在有限数据集的参数估计下，往往估计值会偏离真实值。并且，由于被控对象往往还受到来自外界的扰动的影响，系统的模型参数也会受到影响。因此，基于被控对象的系统辨识得到的模型而设计出来的控制器，往往只能在某种场景下取得良好的控制效果，而无法自适应的调整控制策略。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种系统控制方法、装置、系统及控制器，能够为现实中复杂的控制环境提供完善且动态的控制系统、装置、方法，提高控制系统的自适应性从而提高控制效率。第一方面，本专利技术实施例提供一种控制系统，包括：接收器、遗传进化模块、控制决策集总模块、N个功能模块、控制器以及被控对象，：所述接收器，用于接收控制任务；所述遗传进化模块，用于根据所述控制任务从进化池中随机选择一条染色体，解码所述染色体得到N+1个集总策略；所述染色体包含N+1个基因片段，所述N+1个基因片段分别包含与所述控制决策集总模块以及所述N个功能模块一一对应的集总策略，所述进化池维护两条或两条以上染色体；N为大于或等于1的正整数；所述N个功能模块，用于分别根据与其一一对应的集总策略进行集总运算得到N个运算输出；所述控制决策集总模块，用于根据所述N个运算输出以及与所述控制决策集总模块一一对应的集总策略进行集总运算得到集总控制输出；所述控制器，用于根据所述集总控制输出生成控制信号，并通过所述控制信号对所述被控对象进行控制。结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述N个功能模块中，第n个功能模块包含Mn个算法，其中，Mn为大于或等于2的正整数，1≤n≤N；所述Mn个算法用于分别独立实现该功能模块的具体功能，所述第n个功能模块为所述N个功能模块中的任意一个功能模块；对应地，所述N个功能模块，用于分别根据与其一一对应的集总策略进行集总运算得到N个运算输出包括：所述第n个功能模块，用于根据与其一一对应的集总策略对所述Mn个算法进行集总运算得到一个运算输出。结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，在所述N+1个集总策略中，与所述第n个功能模块一一对应的第n个集总策略包含Mn个集总运算权重系数；所述Mn个集总运算权重系数用于对所述第n个功能模块所包含的Mn个算法分别进行权重分配。结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述N个功能模块中的第n个功能模块具体用于：根据所述第n个功能模块中所包含的Mn个算法分别进行运算，得到Mn个运算结果，根据所述第n个集总策略中包含的Mn个集总运算权重系数对所述Mn个运算结果进行加权集总运算得到一个运算输出。结合第一方面的第一种可能的实现方式至第一方面的第三中可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，若所述N＝1，n＝1，则所述N个功能模块为：被控对象状态估计/预测集总模块；所述被控对象状态估计/预测集总模块包含：M1个第一算法；其中，所述M1个第一算法用于分别独立实现对所述被控对象状态估计/预测的功能。结合第一方面的第一种可能的实现方式至第一方面的第三中可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，若所述N＝2，n＝1或2，则所述N个功能模块分别为：被控对象状态估计/预测集总模块、外部事件或干扰预测/分类集总模块；所述被控对象状态估计/预测集总模块包含：M1个第一算法；其中，所述M1个第一算法用于分别独立实现对所述被控对象状态估计/预测的功能；所述外部事件或干扰预测/分类集总模块包含：M2个第二算法；其中，所述M2个第二算法用于分别独立实现对所述外部事件或干扰的预测或分类的功能。结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式至第一方面的第五中可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述控制决策集总模块包含H个算法；其中，所述H个算法用于分别独立实现所述控制决策集总模块的功能，其中H为大于或等于2的正整数。结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，在所述N+1个集总策略中，与所述控制决策集总模块一一对应的集总策略包含H个集总运算权重系数；所述H个集总运算权重系数分别用于对所述控制决策集总模块中所包含的H个算法进行权重分配。结合第一方面的第七种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述控制决策集总模块具体用于：分别根据所述控制决策集总模块包含的H个算法对所述N个运算输出进行运算得到H个控制输出；并根据与所述控制决策集总模块一一对应的集总策略所包含的所述H个集总运算权重系数对所述H个控制输出进行加权集总运算得到集总控制输出。结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式至第一方面的第八中可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第九种可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制系统，其特征在于，所述控制系统包括接收器、遗传进化模块、控制决策集总模块、N个功能模块、控制器以及被控对象：所述接收器，用于接收控制任务；所述遗传进化模块，用于根据所述控制任务从进化池中随机选择一条染色体，解码所述染色体得到N+1个集总策略；所述染色体包含N+1个基因片段，所述N+1个基因片段分别包含与所述控制决策集总模块以及所述N个功能模块一一对应的集总策略，所述进化池维护两条或两条以上染色体；N为大于或等于1的正整数；所述N个功能模块，用于分别根据与其一一对应的集总策略进行集总运算得到N个运算输出；所述控制决策集总模块，用于根据所述N个运算输出以及与所述控制决策集总模块一一对应的集总策略进行集总运算得到集总控制输出；所述控制器，用于根据所述集总控制输出生成控制信号，并通过所述控制信号对所述被控对象进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种控制系统，其特征在于，所述控制系统包括接收器、遗传进化模块、控制决策集总模块、N个功能模块、控制器以及被控对象：所述接收器，用于接收控制任务；所述遗传进化模块，用于根据所述控制任务从进化池中随机选择一条染色体，解码所述染色体得到N+1个集总策略；所述染色体包含N+1个基因片段，所述N+1个基因片段分别包含与所述控制决策集总模块以及所述N个功能模块一一对应的集总策略，所述进化池维护两条或两条以上染色体；N为大于或等于1的正整数；所述N个功能模块，用于分别根据与其一一对应的集总策略进行集总运算得到N个运算输出；所述控制决策集总模块，用于根据所述N个运算输出以及与所述控制决策集总模块一一对应的集总策略进行集总运算得到集总控制输出；所述控制器，用于根据所述集总控制输出生成控制信号，并通过所述控制信号对所述被控对象进行控制。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述N个功能模块中，第n个功能模块包含Mn个算法，其中，Mn为大于或等于2的正整数，1≤n≤N；所述Mn个算法用于分别独立实现该功能模块的具体功能，所述第n个功能模块为所述N个功能模块中的任意一个功能模块；对应地，所述N个功能模块，用于分别根据与其一一对应的集总策略进行集总运算得到N个运算输出包括：所述第n个功能模块，用于根据与其一一对应的集总策略对所述Mn个算法进行集总运算得到一个运算输出。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，在所述N+1个集总策略中，与所述第n个功能模块一一对应的第n个集总策略包含Mn个集总运算权重系数；所述Mn个集总运算权重系数用于对所述第n个功能模块所包含的Mn个算法分别进行权重分配。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述N个功能模块中的第n个功能模块具体用于：根据所述第n个功能模块中所包含的Mn个算法分别进行运算，得到Mn个运算结果，根据所述第n个集总策略中包含的Mn个集总运算权重系数对所述Mn个运算结果进
\t行加权集总运算得到一个运算输出。5.根据权利要求2至4任一项所述的系统，其特征在于，若所述N＝1，n＝1，则所述N个功能模块为：被控对象状态估计/预测集总模块；所述被控对象状态估计/预测集总模块包含：M1个第一算法；其中，所述M1个第一算法用于分别独立实现对所述被控对象状态估计/预测的功能。6.根据权利要求2至4任一项所述的系统，其特征在于，若所述N＝2，n＝1或2，则所述N个功能模块分别为：被控对象状态估计/预测集总模块、外部事件或干扰预测/分类集总模块；所述被控对象状态估计/预测集总模块包含：M1个第一算法；其中，所述M1个第一算法用于分别独立实现对所述被控对象状态估计/预测的功能；所述外部事件或干扰预测/分类集总模块包含：M2个第二算法；其中，所述M2个第二算法用于分别独立实现对所述外部事件或干扰的预测或分类的功能。7.根据权利要求1至6任一项所述的系统，其特征在于，所述控制决策集总模块包含H个算法；其中，所述H个算法用于分别独立实现所述控制决策集总模块的功能，其中H为大于或等于2的正整数。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在所述N+1个集总策略中，与所述控制决策集总模块一一对应的集总策略包含H个集总运算权重系数；所述H个集总运算权重系数分别用于对所述控制决策集总模块中所包含的H个算法进行权重分配。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述控制决策集总模块具体用于：分别根据所述控制决策集总模块包含的H个算法对所述N个运算输出进行运算得到H个控制输出；并根据与所述控制决策集总模块一一对应的集总策略所包含的所述H个集总运算权重系数对所述H个控制输出进行加权集总运算得到集总控制输出。10.根据权利要求1至9任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器还用于，当控制任务结束时：收集根据所述控制信号控制得到的控制效果，所述控制效果由所述控制系统的预期控制结果与实际控制结果之间的偏差进行度量；将所述控制效果转换成所述染色体的适应度，所述适应度用于表示所述染色体进行进化操作的概率；将所述适应度发送给所述遗传进化模块，用于所述遗传进化模块根据所述适应度对所述染色体进行进化操作，所述进化操作包括：基因繁殖或基因重组。11.一种系统控制方法，其特征在于，所述方法包括：接收控制任务；根据所述控制任务从进化池中随机选择一条染色体，解码所述染色体得到N+1个集总策略；所述染色体包含N+1个基因片段，其中每个基因片段唯一对应一个集总策略，每个集总策略唯一对应一个预设功能，一个所述集总策略用于对与其唯一对应的预设功能进行权重分配，所述进化池维护两条或两条以上染色体；N为大于或等于1的正整数；根据所述N+1个集总策略分配的权重进行集总运算得到集总控制输出；根据所述集总控制输出生成控制信号，所述控制信号用于进行系统控制。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据所述N+1个集总策略分配的权重进行集总运算得到集总控制输出包括：根据所述N+1中的N个集总策略分配的权重分别进行计算得到N个运算输出；根据所述N个运算输出，以及所述N+1个集总策略中除所述N个之外的一个集总策略进行集总运算得到集总控制输出。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述每个基因片段唯一对应一个集总策略，每个集总策略唯一对应一个预设功能，一个所述集总策略用于对与其唯一对应的预设功能进行权重分配包括：所述进行权重分配的对象为Mn个算法，所述Mn个算法分别用于独立实现与所述集总策略唯一对应的预设功能；每一个所述集总策略中包含Mn个集总运算权重系数，所述Mn个集总运算权重系数用于对所述Mn个算法分别进行权重分配，其中，Mn为大于或等于2的正整数，1≤n≤N，其中n用于指示不同所述集总策略的编号。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述根据所述N+1中的N个集总策略分配的权重分别进行计算得到N个运算输出包括：对所述N个集总策略中的第n个集总策略执行如下步骤：根据所述Mn个集总运算权重系数对所述Mn个算法进行加权集总运算得到一个运算输出；其中，所述一个运算输出用于指示所述第n个集总策略唯一对应的预设功能的输出，所述第n个集总策略为所述N个集总策略中的任意一个集总策略。15.根据权利要求11至14任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述集总控制输出生成控制信号之后，所述方法还包括：收集根据所述控制信号控制得到的控制效果，所述控制效果由所述控制系统的预期
\t控制结果与实际控制结果之间的偏差进行度量；将所述控制效果转换成所述染色体的适应度，所述适应度用于表示所述染色体进行进化操作的概率，所述进化操作包括：基因繁殖或基因重组。16.一种系统控制方法，其特征在于，应用于所述权1至权10任一项所述的控制系统，所述方法包括：接收控制任务；根据所述控制任务从进化池中随机选择一条染色体，解码所述染色体得到N+1个集总策略；所述染色体包含N+1个基因片段，所述N+1个基因片段分别包含与所述控制系统中的控制决策集总模块以及N个功能模块一一对应的集总策略，所述进化池维护两条或两条以上染色体；N为大于或等于1的正整数；分别根据与所述控制系统中的N个功能模块一一对应的集总策略进行集总运算得到N个运算输出；根据所述N个运算输出以及与所述控制系统中的控制决策集总模块一一对应的集总策略进行集总运算得到集总控制输出；根据所述集总控制输出生成控制信号，并通过所述控制信号对所述被控对象进行控制。17.一种系统控制方法，其特征在于，所述方法包括：根据接收的控制任务从进化池中随机选择一条染色体；解码所述染色体得到N+1个集总策略；所述染色体包含N+1个基因片段，其中每个基因片段唯一对应一个集总策略，每个集总策略唯一对应一个预设功能，一个所述集总策略用于对与其唯一对应的预设功能进行权重分配，所述进化池维护两条或两条以上染色体；N为大于或等于1的正整数；发送所述N+1个集总策略。18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述每个基因片段唯一对应一个集总策略，每个集总策略唯一对应一个预设功能，一个所述集总策略用于对与其唯一对应的预设功能进行权重分配包括：所述进行权重分配的对象为Mn个算法，所述Mn个算法分别用于独立实现与所述集总策略唯一对应的预设功能；每一个所述集总策略中包含Mn个集总运算权重系数，所述Mn个集总运算权重系数用于对所述Mn个算法分别进行权重分配，其中，Mn为大于或等于2的正整数，1≤n≤N，
\t其中n用于指示不同所述集总策略的编号。19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：接收适应度，所述适应度由控制效果转换得到，所述控制效果由所述控制系统的预期控制结果与实际控制结果之间的偏差进行度量；所述适应度用于表示所述染色体进行进化操作的概率，所述进化操作包括：基因繁殖或基因重组。20.一种系统控制方法，其特征在于，应用于所述权1至权10任一项所述的控制系统，所述方法包括：根据接收的控...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志堂，张宝峰，耿彦辉，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44