开放的循环经济系统的设计方法

5．3．1　开放的循环经济系统的设计方法——多级递阶智能控制设计

1）多级递阶智能控制的结构

从上文可知，开放的循环经济系统的特征主要表现在高层次、多回路、非线性以及子系统的数量巨大、类别繁多、多重反馈、结构复杂。在设计过程，就表现为涉及的学科知识多种多样；信息来源各不相同，有的定量，有的定性，而且信息精度不均衡；系统参数敏感性很不一致；系统高层次结构较清晰，而低层次结构难描述。则设计这样一个开放的复杂巨系统的方法必须遵从这些特点。由此，本节根据图5．2的多层循环经济系统的结构，提出了一种多级递阶智能控制设计方法，如图5．17。

图5．17　多级递阶智能控制系统

其中每一级的作用如下：

（1）组织级

组织级是多级递阶智能控制系统的最高级，是智能系统的“大脑”，具有相应的学习能力和决策能力。它的任务是按照循环经济系统的总目标来选择下级所采用的模型结构、控制策略等等。如果总目标有了变化，它可以自动改变协调级中所用的性能指标；当参数辨识不能令人满意时，它可以修改适应级的学习策略。

（2）适应级

它的任务是根据对实际循环经济系统的观测来辨识调节层中所使用的模型的参数，使得模型尽量和变化的实际过程保持一致。

（3）协调级

它的任务是根据一定的最优性指标来规定运行控制层各控制器的设定值。这一级只要求较低的运算精度，但要有较高的决策能力，甚至具有一定的学习能力。

（4）运行控制级

它直接控制局部过程并完成子任务。与协调级相反，这一级必须高精度的执行局部任务，而不要求具有太高的能力。

2）用多级递阶智能控制设计循环经济系统的好处

对循环经济系统这样一个复杂的大规模系统来说，想用一个决策单元来解决它的优化问题是很困难的，因为一个决策单元处理信息的能力毕竟是有限的。

在递阶结构中，同级的子系统可以平行地运行，所以在一个给定的时间内，有可能做更多的工作。

对于各个独立的决策单元来说，为使它们能实现系统的总体控制目标，采用协调器的形式比在所有的决策单元之间进行通信有效得多。

对于一般的大规模管理系统来说，任务本身就是按某种递阶的形式来组织的。如果优化是管理的一个目标，那么很自然地会采用递阶优化的形式。

这种多级递阶智能控制设计系统结构的灵活性和可靠性比较好，因为在这种多级的递阶系统中，任何由于子系统的改变而要求决策的改变都是局部性的，因而费时少、成本低，在环境中易于适应变化，所以它比严格的系统能在更长的时间内适应竞争，符合下文提出的开放工程系统的实际思想。

从图5．17看出，可以将多级递阶智能控制设计系统的工作原理做两次分解。从横向来看，将一个复杂系统分解为若干个相互联系的子系统，对每个子系统单独配置控制器，这样便于直接进行控制，使复杂问题在很大程度上得到了简化；从纵向看，将控制这个复杂系统所需要的知识的多少，或者说所需要智能的程度，从低到高作了一次分解，这就给处理复杂问题带来了方便。

这个多级递阶智能控制设计系统的结构与一般的多级递阶控制系统的结构基本相同，其差别主要表现在这个多级递阶智能控制设计系统利用了开放工程系统的思想，采用了综合集成研讨厅体系的方法，更多地利用了人工智能的原理和方法，使组织器、适应器和协调器都具有利用知识和处理知识的能力，具有程度不同的自学习能力等。