智能控制導論

1、1智能控制導論國家精品課程配套教材蔡自興 2智能控制教學課件第1章 概論1.1 智能控制的產生與發(fā)展1.2 智能控制的基本知識1.3 智能控制的結構理論1.4 本書概要智能系統(tǒng)與智能軟件研究所31.1 智能控制的產生與發(fā)展1.1.1 自動控制的機遇與挑戰(zhàn)傳統(tǒng)控制理論在應用中面臨的難題存在挑戰(zhàn)的主要原因自動控制的主要任務人工智能的產生和發(fā)展正在為自動控制系統(tǒng)的智能化提供有力支持41.1.2 智能控制的發(fā)展和學科的建立自動控制的發(fā)展過程1.1 智能控制的產生與發(fā)展 進展方向開環(huán)控制確定性反饋控制最優(yōu)控制隨機控制自適應/魯棒控制自學習控制智能控制控制復雜性51.1.2 智能控制的發(fā)展和學科的建立60

2、年代60年代初期，自學習和自適應方法被開發(fā)出來用于解決控制系統(tǒng)的隨機特性問題60年代中期，自動控制與人工智能開始交接。70年代模糊控制是智能控制的又一活躍研究領域80年代薩里迪斯教授建立了智能機器理論采用“精度隨智能降低而提高”（IPDI）原理和三級遞階結構奧斯特洛姆、迪席爾瓦、周其鑒、蔡自興、霍門迪梅洛和桑德森等，分別提出和發(fā)展了專家控制、基于知識的控制、仿人控制、專家規(guī)劃和分級規(guī)劃等基于神經元控制的理論和機理已獲進一步開發(fā)和應用1.1 智能控制的產生與發(fā)展61.1.2 智能控制的發(fā)展和學科的建立智能控制學科的形成1985年8月，IEEE在美國紐約召開了第一屆智能控制學術討論會這次會議之后不

3、久，在IEEE控制系統(tǒng)學會內成立了IEEE智能控制專業(yè)委員會，并了對智能控制定義和研究生課程教學大綱的討論1987年1月，在美國費城由IEEE控制系統(tǒng)學會與計算機學會聯(lián)合召開了智能控制國際會議智能控制發(fā)展的其它方面學術組織學術會議1.1 智能控制的產生與發(fā)展71.2 智能控制的基本知識1.2.1 智能控制的定義與特點智能控制的定義 智能機器自動控制智能控制智能控制系統(tǒng)智能控制的特點 同時具有以知識表示的非數(shù)學廣義模型和以數(shù)學模型（含計算智能模型與算法）表示的混合控制過程智能控制的核心在高層控制，即組織級智能控制的實現(xiàn)，需要硬件、軟件和智能的結合，以及新思想、新方法和新技術智能控制是一門邊緣交叉

4、學科智能控制是一個新興的研究領域81.2.2 智能控制器的一般結構智能控制器的一般結構圖1.2 智能控制的基本知識動作事件過程與環(huán)境用戶接 口任務描述與環(huán)境建模知識表示 信號優(yōu)化 信號預處理信號辨識規(guī)劃與推理 決策與協(xié)調傳統(tǒng)控制傳感器驅動器12391.2.3 智能控制系統(tǒng)的分類遞階控制系統(tǒng)專家控制系統(tǒng)模糊控制系統(tǒng)學習控制系統(tǒng)神經控制系統(tǒng)仿生控制系統(tǒng)集成智能控制系統(tǒng)組合智能控制系統(tǒng)1.2 智能控制的基本知識101.3 智能控制的結構理論1.3.1 二元交集結構理論傅京孫曾研究的領域含有擬人控制器的控制系統(tǒng)含有人機控制器的控制系統(tǒng)自主機器人系統(tǒng)傅京孫用智能控制系統(tǒng)描述自動控制系統(tǒng)與人工智能的交接作

5、用，并把它稱為二元交集結構AIACIC智能控制的二元結構111.3.1 二元交集結構理論二元結構理論的解釋當采用人機組合控制器時，需要比較高層的智能決策；它可由擬人控制器（anthropomorphic controller）來作出。對于較低層的智能作用，在設計這種智能控制系統(tǒng)時，要盡可能多地把設計者和操作人員所具有的與指定任務有關的智能轉移到機器控制器上對于自主機器人系統(tǒng)，對機器人進行無人干預的自動控制與操作。這一控制系統(tǒng)至少應執(zhí)行3個主要功能，即感知、模擬和問題求解（包括規(guī)劃） 1.3 智能控制的結構理論121.3.2 三元交集結構理論三元結構 薩里迪斯于1977年提出另一種智能控制三元結

6、構薩里迪斯認為，必須把遠籌學的概念引入智能控制，使它成為三元交集中的一個子集對這一問題的討論，有助于智能控制學科的形成 1.3 智能控制的結構理論ACAIORIC131.3.2 三元交集結構理論分級智能控制系統(tǒng) 1.3 智能控制的結構理論執(zhí)行級組織器分配器協(xié)調器1過程1協(xié)調器N硬件控制器N過程N組織級協(xié)調級硬件控制器1它代表系統(tǒng)的主導思想，并由人工智能起控制作用是上（第一級）下（第三級）級間的接口，由人工智能和運籌學起控制作用是智能控制系統(tǒng)的最低層級，要求具有很高的精度，并由控制理論進行控制141.3.3 四元交集結構理論蔡自興提出四元智能控制結構 1.3 智能控制的結構理論AIICORITC

7、TICAICTIT智能控制看做自動控制、人工智能、信息論和運籌學四個學科的交集151.3.3 四元交集結構理論信息論是解釋知識和智能的一種手段控制論、系統(tǒng)論和信息論緊密相互作用信息論已成為控制智能機器的工具信息熵成為智能控制的測度把熵函數(shù)和信息流一起引入智能控制系統(tǒng)，表明信息論是組成智能控制的不可缺少部分 1.3 智能控制的結構理論系統(tǒng)論運籌學系統(tǒng)論 控制論信息論系統(tǒng)工程自動化技術通信技術系統(tǒng)學系統(tǒng)科學哲學 基礎科學技術科學工程技術信息論控制通信人和動物機器三論應用部門一般系統(tǒng)論信息科學信息技術人機通信161.4 本書概要本書反映出國內外智能控制研究和應用最新進展，包括下列內容 簡述了智能控制產生的背景、起源與發(fā)展，討論智能控制的定義、特點和智能控制的一般結構，研究