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朱豫才:关公门前耍大刀,讲讲我的一些看法。
(1)我记得Zadeh搞模糊控制的初衷是要把工厂操作工的手动控制经验和技能用模糊逻辑来表达,输入计算机后,以代替人工控制。这中间没有对被控对象建模的问题。这应该是初级阶段的,正统的模糊控制或者叫智能控制(专家控制)。
王立新:横刀立马,跟你过几招。
(1)Zadeh从来没有搞过模糊控制,这点在飞跃的文章(关于模糊系统研究的认识和评价以及其它.pdf)中有详细的描述。在google scholar 输入fuzzy control 搜索,除去Roger的模糊神经网络(与模糊控制无关),引用最高的是我1994年的书《Adaptive Fuzzy Systems and Control: Design and Stability Analysis》(单篇他引3972次),所以我以这本最经典的著作为蓝本回答你下面的技术性问题。
朱豫才:(2)与基于模型的传统控制理论相比,这种正统的模糊/智能/专家控制有一个致命弱点,那就是人不是一个很好的动态控制器。随便举两个例子就可说明这一点。三节倒立摆没人手动能控制吧?但是用模型和计算机就能;一个强耦合,10个输入、10个输出的系统没人手动能控制好把?但是用模型和计算机可能是小菜一碟。
王立新:(2)人,作为动态控制器,其最大的优势是具有无与伦比的视觉认知系统,可以从复杂的场景中提炼出核心有用的信息,并采取相应的行动。三节倒立摆的核心变量--角度可以准确测量,所以计算机可以很容易控制(试一下这个控制器:u=-a*sign(e)*|e|^0.2)。与机器相比,人的弱点是反应速度慢,所以找一些以机器之长战人之短的例子,是没有多大意义的。
朱豫才:(3)后来很多学者加入,搞起了基于模糊数学,使用被控对象的输入输出数据建模,其实就是辨识,然后基于模型进行(模糊)控制。这里所谓专家和他的智能可以不需要了。前面说过专家的智能对动态系统帮助不大。我认为这已经回到了基于模型的传统控制的范畴,只不过穿了个“模糊/智能/专家控制”的马甲。穿个新马甲申请基金容易多了,大家为了Tanure当然乐而为之。所以这些应该叫伪模糊/智能/专家控制。注意这里伪是中性的,就象伪随机序列那个伪。其实,这伪模糊/智能/专家控制比Zadeh的原始而正统的模糊/智能/专家控制要强大得多,因为用了模型。我说什么来着?搞控制,模型是王道!面对一个复杂多变量动态系统,如果没有模型,人(专家)是既无智,也无能。跟传统的模型控制比起来,正统的智能控制可以说是无能控制。当然,也幸亏,伪模糊/智能/专家控制也是模型控制。
王立新:(3)模糊控制真正有用的是自适应模糊控制,因为真正难以控制的系统通常都是时变的,所以无论模型还是控制器的参数(甚至结构)都应该实时地变化,以跟上被控系统的变化。在自适应模糊控制中,专家的经验是以初始参数的形式出现的,请参见我94年书的113页图8.1和143页图9.1(initial thetadetermined by linguistic information)。在自适应控制中,初始参数的选取是非常重要的,因为如果初始参数选的好,初始模型与实际被控对象比较接近,那么自适应算法就容易使控制器跟上被控对象变化的节奏,把后续控制做好;反过来,如果初始模型与实际被控对象相差很大,则自适应算法很可能发散,导致控制失败。自适应模糊控制器中的参数对于专家来说具有很明确的意义,非常便于专家来确定,所以自适应模糊控制为专家经验提供了一个很好的应用平台。
所以,不是“所谓专家和他的智能需不需要”的问题,而是一个好的理论应该提供一种结构,当专家智能存在的时候,能够有效地把专家的智能放入控制器内,提高控制器的性能;当专家智能不存在的时候,控制器也能正常的工作 --- 这正是自适应模糊控制。将我94年书引言的第一句话抄袭如下:“A goodengineering approach should be capable of making use of all the availableinformation effectively.”
模型是王道,没错,但一定要记住:模型是对客观对象的描述,所以如果客观对象总在变,那么模型也必须跟着变。能够静态建模的系统都是简单系统,不管它看起来多么复杂(比如飞机);而时变的系统才是真正复杂的系统,不管它看起来好像很简单(比如股票系统,只有一个变量:价格,只有两种变化:升或降)。所以,说到建模,一定要考虑动态建模,因为能够静态建模的系统都是容易控制的,没有必要在这些简单的问题上浪费太多的智力。
朱豫才:(4)再说下后来的伪模糊/智能/专家控制。我的问题是,”模糊“这个马甲对控制人到底是个金箍棒,还是个紧箍咒?我倾向于后者。还用前面的两个控制问题来说吧。三节倒立摆问题,伪模糊/智能/专家控制能控制,传统模型控制也能控制。但对于强耦合的10输入10输出系统,模型控制能控制,模糊控制能行吗?
请王老师指教。
王立新:(4)读我的论文(投机动态系统理论的三篇论文:part-I-publish.pdf,part-II-publish.pdf,part-III-publish.pdf),看模糊控制如何在股票建模和操作上大显神通。强耦合10输入10输出系统?太简单了,因为可以静态建模,所以留给非智能控制去做吧,俺要忙着在股市上赚钱呢 ...
以博客演绎形式写,言语放荡,请朱老师一定不要介意。谢谢朱老师!
朱豫才:我回来了,看刀!
(1)10x10的强耦合系统有成功的模糊控制应用吗?先做成一个再来说简单。我知道Siemens曾用模糊控制做水泥装置的控制,他们自己人告诉我效果不佳。
王立新:(1)请朱老师和计算器比试一下,看谁先把下面算式的结果算出来:29434234*342545/22324+28959021378-75175^0.2+517517517
如果朱老师获胜,我一定为10*10的强耦合系统设计一个模糊控制器。如果朱老师觉得让朱老师和计算器比试有辱朱老师的智商,那么让高智能的模糊控制器去控制模型已知的10*10强耦合系统,也只能说明对模糊控制器不了解。
模糊控制器是非线性控制器,结构的确定、参数的调节需要很高的技巧:一需要对被控对象有深刻的了解,二需要对模糊控制器的结构特点和参数特征有很强的理论认识。所以,不同水平的人会设计出不同水平的模糊控制器,这和标准化的线性控制设计有着很大的不同。而自适应模糊控制器通过在线自动地调节控制器的参数,克服了传统模糊控制的这个弱点,所以成为最流行的模糊控制器。Siemens的人搞不好模糊控制完全可以理解:他们的模糊控制书很少有人引用,大家都在引用我的书,这是二十年大浪淘沙的结果。
朱豫才:(2)对于我了解的所有现实中的控制问题,我觉得使用线性模型+LPV模型基本能解决。王老师能否找一个现实的系统,模糊控制行,而传统的模型控制不行,咱们PK下?
王立新:(2)朱老师花一点点时间读一下我14年前的文章(模糊系统-挑战与机遇并存--十年研究之感悟.pdf),里面有对这个问题的详细回答。我在这里就不重复了,否则我只有抄袭了。
朱豫才:(3)对了,你的股票模型。文章我还没有读完。先提个问,对这个问题,如果脱掉“模糊“的马甲,使用传统的辨识建模,能不能做出同样,或者更好的结果?
王立新:(3)还是请朱老师花一点点时间读一下我14年前的文章,里面有对这个问题的详细回答。我在这里就不重复了,否则我又只有抄袭了。
请朱老师不要总是逼着我去抄袭,虽然我很欣赏一字不改的抄袭(请参见我的上一篇博文《请宽容一字不改的抄袭:答何先生《科学工作者的希波克拉底誓词》》:http://blog.sciencenet.cn/blog-2999994-950664.html )。
读经典,学正道,拒无知。
朱豫才:开始绕了。正面回答对读者更好。14年前的文章读了,正在读捣股票的文章。
王立新:感谢朱老师的提醒。朱老师说的对,我今后改正。
对模糊控制这样的提问,这些年我见的太多。这些问题大同小异,没有任何新意,对我没有启发作用。我得出过一个定律:这样的提问者对模糊控制理论的知识基本上是道听途说,没有读过真正的模糊控制的经典论文。这些提问的心里出发点通常并不是想认真地探讨模糊控制的科学问题,而是表明一种“政治正确”的态度。我这样说可能觉得不客观,太冤枉人,可是如果真的认真地学过模糊控制,那么就应该读过这个领域最经典的著作,而读过我94年的书就应该知道模糊控制适合于做什么、不适合于做什么,也就不应该提出这样的问题。
模糊系统研究是一个备受打压的领域,在美国已经死去。Zadeh去年第二次中风,可能活不了多久了,Bezdek, Keller等早已退休,我的导师Mendel也将在明年退休,在美国主要高校的模糊研究力量将会彻底消失。Mendel前年来北京时跟我说过,他和Zadeh讨论过fuzzy在美国已死的问题,Zadeh的回答是:fuzzy会在世界其它地方生存下来。听到恩师如此之悲壮,我心里真的好难过。
所以,当又看到这些提问时,心中火气没有压住,说了不该说的话,真心地请朱老师原谅,也真心地希望朱老师接受我的这份检讨。
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GMT+8, 2024-11-19 22:47
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