神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制及專家系統(tǒng)第一章

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制及專家系統(tǒng)第一章當(dāng)前第1頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)[6]SpyrosG.Tzafestas,Methodsandapplicationsofintelligentcontrol,Dordrecht:KluwerAcademicPub.,1997[7]Zi-XingCai,Intelligentcontrol:principles,techniquesandapplications,Singapore:WorldScientific,1997[8]王偉，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理——入門與應(yīng)用，北京航空航天大學(xué)出版社，1995[9]閻平凡，張長水，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模擬進(jìn)化計(jì)算，清華大學(xué)出版社，2000[10]楊輝，王金章，模糊控制技術(shù)及其應(yīng)用，江西科學(xué)技術(shù)出版社，1997[11]劉增良，劉有才，模糊邏輯與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——理論研究與探索，北京航空航天大學(xué)出版社，1996[12]張乃堯，閻平凡，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制，清華大學(xué)出版社，1996[13]史忠科，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論，西北工業(yè)大學(xué)出版社，1997主要教學(xué)參考書當(dāng)前第2頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)先修內(nèi)容現(xiàn)代控制理論或線性系統(tǒng)線性代數(shù)或矩陣分析MATLAB語言當(dāng)前第3頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)第一部分概述（3）第二部分模糊控制（12）第三部分神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（10）第四部分集成智能控制系統(tǒng)（7）課程安排第一章緒論第二章模糊控制的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第三章

模糊控制的基礎(chǔ)理論第四章模糊控制系統(tǒng)與模糊控制器第五章常用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理及學(xué)習(xí)算法第六章神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計(jì)第七章集成智能控制系統(tǒng)理論第八章其他智能控制總學(xué)時:32學(xué)時，1-8周，每周4學(xué)時

當(dāng)前第4頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)當(dāng)前第5頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)當(dāng)前第6頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)當(dāng)前第7頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)當(dāng)前第8頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)智能家居開關(guān)圖示

當(dāng)前第9頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)

世界上最小機(jī)器人身高只有16.5厘米、體重僅有350克，但能在90種不同背景音樂的伴奏下行走、跳舞，還能聽懂10個語言命令、完成200多種動作、說出約180個短語！當(dāng)前第10頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)

資料圖片：一種能鉆入血管的機(jī)器人想象圖

當(dāng)前第11頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)

北京一家企業(yè)展出的機(jī)器人在演奏架子鼓當(dāng)前第12頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)

懂得“甜言蜜語”的會話機(jī)器人逗得女客商笑逐顏開當(dāng)前第13頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)

哈工大計(jì)算機(jī)學(xué)院展出的機(jī)器人隨著音樂表演團(tuán)體操

當(dāng)前第14頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)

一名客商在和漢服裝扮的機(jī)器人交流當(dāng)前第15頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)高精度仿真機(jī)器人當(dāng)前第16頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)

空中機(jī)器人比賽當(dāng)前第17頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)

水中機(jī)器人比賽當(dāng)前第18頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)

舞蹈機(jī)器人比賽當(dāng)前第19頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)

中國載人航天工程是我國航天史上迄今為止規(guī)模最大、系統(tǒng)組成最復(fù)雜、技術(shù)難度和安全可靠性要求最高的跨世紀(jì)國家重點(diǎn)工程，包括：航天員、空間應(yīng)用、載人飛船、運(yùn)載火箭、發(fā)射場、測控通信、著陸場、空間實(shí)驗(yàn)室等八大系統(tǒng)組成。在工程實(shí)施方面主要又包括：衛(wèi)星、神舟載人飛船和嫦娥探月三大系統(tǒng)。載人航天當(dāng)前第20頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)

衛(wèi)星測控地面測控站我國已建成了比較完整的陸海基測控網(wǎng)，能完成從近地軌道衛(wèi)星到地球同步衛(wèi)星的測控任務(wù)。我國的測控技術(shù)的某些方面己處于國際先進(jìn)水平。測控是工程控制科學(xué)與通信技術(shù)結(jié)合的一體化工程，其特點(diǎn)有：1）多任務(wù)測控；2)深空跟蹤；3）衛(wèi)星測控設(shè)備；4）測控和通信。當(dāng)前第21頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)智能控制室解決方案包括：●基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè)：通過照明、溫度、聲學(xué)需要進(jìn)行環(huán)境建設(shè)和綜合布線，為控制室提供一個可靠、舒適、功能分區(qū)的環(huán)境?！耧@示系統(tǒng)解決方案：包括大屏幕拼接墻系統(tǒng)、輔助顯示系統(tǒng)、桌面顯示系統(tǒng)、信號接入系統(tǒng)等，用于支撐不同用途下操作員、領(lǐng)導(dǎo)、參觀者等多種角色的需要。顯示系統(tǒng)根據(jù)控制室空間環(huán)境，信號的種類和使用特點(diǎn)綜合設(shè)計(jì)?！袷耙魯U(kuò)音解決方案：包括拾音子系統(tǒng)、處理子系統(tǒng)、擴(kuò)聲子系統(tǒng)，用于支持在會議、報告、指揮等場景下聲音傳送的需要?！駭?shù)字會議解決方案：由網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、投影顯示子系統(tǒng)、音響子系統(tǒng)、監(jiān)控子系統(tǒng)、會議發(fā)言子系統(tǒng)、燈光效果子系統(tǒng)和中央控制子系統(tǒng)等組成，提供會議報到、發(fā)言、表決、翻譯、攝像、音響、顯示等功能?！窦锌刂平鉀Q方案：提供一體化的方式，對控制室內(nèi)的設(shè)備設(shè)施如：燈光、窗簾、大屏、矩陣、信號源進(jìn)行統(tǒng)一控制的功能，可以大大降低支持人員的工作強(qiáng)度。

當(dāng)前第22頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)●視頻會議解決方案：提供控制室與其他單位之間面對面的信息溝通的通道?！褚曨l整合解決方案：通過視頻整合可以將不同時期、采用不同技術(shù)分別建立的視頻監(jiān)控系統(tǒng)整合到一個平臺上，統(tǒng)一的進(jìn)行查看●網(wǎng)絡(luò)通信解決方案：為控制室工作人員提供語音、數(shù)據(jù)、無線等多種渠道的通信方式，保障通信的質(zhì)量?！裥l(wèi)星通信解決方案：應(yīng)急狀態(tài)下的備份通信方式，可在重大災(zāi)害發(fā)生時提供關(guān)鍵信息的通信，也可對不具備通信條件的地區(qū)進(jìn)行通信覆蓋?！窨刂婆_與人體工學(xué)解決方案：針對控制室工作崗位的要求，及工作者的工作范圍和使用極限，設(shè)計(jì)專門的可調(diào)、耐用、舒適的控制臺。當(dāng)前第23頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)山西電力調(diào)度中心當(dāng)前第24頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)北京電力應(yīng)急指揮中心當(dāng)前第25頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)復(fù)雜系統(tǒng)智能控制研究開發(fā)平臺當(dāng)前第26頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)宿舍安全用電智能控制器智能當(dāng)前第27頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)主要用于學(xué)校學(xué)生宿舍、廠礦企業(yè)、建筑工地的員工集體宿舍及醫(yī)院病房等一切禁止使用“電爐、熱得快、電飯鍋、電水壺”等電器的場所。它不同于斷電器等其它用電保護(hù)裝置（斷電器只能過載斷電，相當(dāng)于保險絲的作用，需人工操作才能恢復(fù)供電），它能在用電設(shè)備接入電路后1秒鐘內(nèi)自動識別出用電器是否屬于廠規(guī)禁用的用電設(shè)備。如果接入的是禁用電器（如熱得快、電爐、電飯鍋、電取暖器等）它將自動停止供電，只有在撤除非法用電器以后才能自動恢復(fù)正常供電；如屬于允許使用的用電器（如電腦、電視機(jī)、電風(fēng)扇、照明燈、充電器等）則正常供電，可以說本產(chǎn)品是使用熱得快等違規(guī)用電行為的“克星”。

當(dāng)前第28頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)招商銀行深圳蛇口支行會議室安裝150寸4:31080P高清大屏幕實(shí)圖

集成智能控制、高清1080P多畫面顯示、一覽無余

筆特爾高清大屏幕智能控制系統(tǒng)

當(dāng)前第29頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)溝槽式公廁電磁閥智能控制沖水器當(dāng)前第30頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)Linux家庭智能控制系統(tǒng)當(dāng)前第31頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)

最近很多人看2012年的新片《親家過年》其中文章的語音機(jī)器人MARY更是讓很多網(wǎng)友羨慕不已，有人說這是文章理想中得機(jī)器人，其實(shí)不然，這是基于linux系統(tǒng)的家庭智能控制系統(tǒng)。智能系統(tǒng)屬于linux家庭智能系統(tǒng)，其中這部電影里所展示的只是其中的一小部分，其中還包含電器智能控制，家庭燈光系統(tǒng)控制，安防智能防護(hù)和家庭電表水表自動抄表等功能，客戶可以采用語音的方式、智能手機(jī)客戶端、任何能上網(wǎng)電腦、控制家中所有的和電有關(guān)的設(shè)備，達(dá)到舒適的享受生活的樂趣。這種系統(tǒng)多應(yīng)用于大型企業(yè)的管理中，如富士康總控制室門禁，安防，火警報警等很多系統(tǒng)都與這智能控制系統(tǒng)相連接！當(dāng)前第32頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)美國Infocomm：河?xùn)|展智能控制系統(tǒng)方案當(dāng)前第33頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)城市照明智能控制系統(tǒng)當(dāng)前第34頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)電動輪椅車智能控制器

當(dāng)前第35頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)安卓星汽車手機(jī)智能控制系統(tǒng)有的手機(jī)遠(yuǎn)程啟動車輛、手機(jī)遠(yuǎn)程熄火車輛、手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)聽、手機(jī)定位功能、各種報警提示等多項(xiàng)實(shí)用功能為眾多車主帶來方便同時，也為"汽車智能化時代"到來拉開帷幕。當(dāng)前第36頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)簡易月卡型停車場智能控制系統(tǒng)當(dāng)前第37頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)指紋電梯門禁智能控制系統(tǒng)當(dāng)前第38頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)分體式太陽能熱水器智能控制儀當(dāng)前第39頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)第一部分概論第一章緒論（3學(xué)時）1.1控制理論發(fā)展的幾個階段1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法1.1.1.古典控制論（經(jīng)典控制論階段）1.1.2.現(xiàn)代控制理論（20世紀(jì)60年代）1.1.3.智能控制理論（20世紀(jì)70年代）1.2.1模糊控制（Fuzzycontrol)1.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neuralnetworkcontrol)1.2.3專家控制系統(tǒng)（湖南大學(xué)出版社）當(dāng)前第40頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.1控制理論發(fā)展的幾個階段19世紀(jì)對具有調(diào)速器的蒸汽發(fā)動機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行線性常微分方程的描述及穩(wěn)定性分析19世紀(jì)勞斯判據(jù)（1872）胡爾維茨（1890）李亞譜諾夫（1892）20世紀(jì)乃式判據(jù)（1932）1.1.1古典控制論（經(jīng)典控制論階段）1.1.2現(xiàn)代控制理論（20世紀(jì)60年代）1.1.3智能控制理論（20世紀(jì)70年代）Fig.1-1當(dāng)前第41頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.1.1.古典控制論（經(jīng)典控制論階段）50年代前后的控制理論被稱為“自動調(diào)節(jié)原理”對象I：

單入、單出（SISO）、線性定常系統(tǒng)頻域理論：傳遞函數(shù)、頻率特性、根軌跡分布波德伊凡思BootLotusBodeplot伊凡思的根軌跡法BodeEvans勞斯（）—赫爾維茨（Hurwitz）代數(shù)判據(jù)奈奎斯特（H.Nyquist）穩(wěn)定性判據(jù)對象II：非線性系統(tǒng)描述函數(shù)分析龐加萊（Poincare）的相平面分析法1.1控制理論發(fā)展的幾個階段當(dāng)前第42頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.1.2.現(xiàn)代控制理論（20世紀(jì)60年代）對象

MIMO非線性——時變線性——定常時域理論狀態(tài)方程（1）能控性能觀測性（2）李亞譜諾夫的穩(wěn)定性理論（直接法）和李亞譜諾夫函數(shù)（亦稱V函數(shù)）（無須求解）（3）統(tǒng)計(jì)函數(shù)理論相關(guān)函數(shù)的系統(tǒng)動態(tài)特定測量方法（即系統(tǒng)識別）和卡爾漫濾波理論（4）系統(tǒng)最佳控制系統(tǒng)性能指標(biāo)泛函最小模型精確對象參數(shù)發(fā)生變化數(shù)學(xué)模型不準(zhǔn)確線性系統(tǒng)理論最優(yōu)控制理論系統(tǒng)辨識隨機(jī)控制理論缺陷設(shè)計(jì)方法越來越數(shù)學(xué)化依賴?yán)斫饣木_的對象數(shù)學(xué)模型實(shí)際生產(chǎn)過程中有許多需要靠操作人員的知識和邏輯思維來解決的問題，現(xiàn)代控制理論顯得無能為力?？刂扑惴ㄝ^為理想化（高維、強(qiáng)耦合、時變、非線性及分布參數(shù)等系統(tǒng)、缺乏實(shí)用、簡便及有效的分析和綜合方法）1.1控制理論發(fā)展的幾個階段自適應(yīng)控制魯棒控制

改變自動控制律的參數(shù)或結(jié)構(gòu)考慮對象參數(shù)的變化（一定范圍內(nèi)）不改變控制器的參數(shù)或結(jié)構(gòu)極大值原理（蘇聯(lián)學(xué)者龐特里亞金）哈密爾頓—雅可比（Hamilton-Jacobi）貝爾曼（Bellman）當(dāng)前第43頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.1.3.智能控制理論（20世紀(jì)70年代）隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)得飛速進(jìn)展系統(tǒng)信息的模糊性、不確定性、偶然性和不完全性采用人工智能的邏輯推理啟發(fā)式知識，專家系統(tǒng)等模型可以不知道或不確知原因?qū)е拢?）傅京孫教授人—機(jī)控制器、機(jī)器人（2）教授空間飛行器

1967,Leondes和Mendel（3）70年代，傅京孫，Glorioso和Saridi等人或提出建立智能控制理論的構(gòu)思（4）1985年8月，美國紐約PRI。IEEE召開的智能控制專題討論會，標(biāo)志著智能控制作為一個新的學(xué)科分支被控制界公認(rèn)。（5）1987年開始，每年一次智能控制國際研討會首次提出“人工智能控制”得概念低層次控制中——常規(guī)控制器高層次智能決策——擬人化功能與經(jīng)典控制論和現(xiàn)代控制論不同：

研究的主要目標(biāo)不在于被控對象，而是控制器本身，控制器不再是單一的數(shù)學(xué)解析型，而是數(shù)學(xué)解析和知識系統(tǒng)相結(jié)合的廣義模型，是多種學(xué)科知識控制的系統(tǒng)。1.1控制理論發(fā)展的幾個階段當(dāng)前第44頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)先驗(yàn)智能——有關(guān)控制對象及干擾的先驗(yàn)知識，可以從一開始就考慮在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中反應(yīng)性智能——在實(shí)時監(jiān)控、辨識及診斷基礎(chǔ)上對系統(tǒng)及環(huán)境變化的正確反應(yīng)能力優(yōu)化智能——包括對系統(tǒng)性能的先驗(yàn)性優(yōu)化及反應(yīng)性優(yōu)化組織與協(xié)調(diào)智能——表現(xiàn)為對并行耦合任務(wù)或子系統(tǒng)之間的有效管理與協(xié)調(diào)智能控制系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）“智能遞增，精度遞降”的一般組織結(jié)構(gòu)的基本原理（2）開、閉環(huán)控制結(jié)合，定性與定量控制結(jié)合的多模態(tài)控制（3）具備學(xué)習(xí)功能、適應(yīng)功能和組織功能（4）以知識表示的非數(shù)學(xué)廣義模型和數(shù)學(xué)模型表示的混合控制過程。數(shù)學(xué)運(yùn)算，符號運(yùn)算的邏輯推理相結(jié)合（5）邊緣交叉學(xué)科“智能”的分類1.1控制理論發(fā)展的幾個階段Fig.1-21.1.3.智能控制理論（20世紀(jì)70年代）當(dāng)前第45頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

基于模糊推理和計(jì)算的模糊控制器If—then—,Rule—basedControl

基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器NeuralNetwork

基于專家系統(tǒng)的專家智能控制ExpertSystem

基于信息論、遺傳算法和以上3種方法的集成型智能控制幾種基本的設(shè)計(jì)方法當(dāng)前第46頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.1模糊控制（Fuzzycontrol)1965年Fig.1-3(1)定義模糊子集，建立模糊控制規(guī)則(2)由基本論域轉(zhuǎn)變?yōu)槟：险撚?3)模糊關(guān)系矩陣運(yùn)算(4)模糊推理合成，求出控制輸出模糊子集(5)進(jìn)行逆模糊運(yùn)算，判決，得到精確控制量模糊化推理當(dāng)前第47頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：缺陷:

無需建立數(shù)學(xué)模型魯棒性、對非線性、時變、時滯系統(tǒng)離線計(jì)算控制查詢表、提高系統(tǒng)實(shí)時性控制的機(jī)理符合人們對過程控制作用的直觀描述和思維邏輯經(jīng)驗(yàn)控制可解決不確定系統(tǒng)智能控制基礎(chǔ)

信息簡單的模糊處理設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)性控制精度降低，動態(tài)品質(zhì)變差導(dǎo)致提高精度規(guī)則搜索范圍擴(kuò)大，決策速度降低，不能實(shí)時控制導(dǎo)致規(guī)則的選擇、論域的選擇，模糊集的定義，量化因子的選取多采用試湊法復(fù)雜性========精確性不相容原理1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.1模糊控制（Fuzzycontrol)當(dāng)前第48頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)模糊控制研究分支(1)穩(wěn)定性(2)模糊模型及辨識(3)模糊最優(yōu)控制(4)模糊自組織控制(5)模糊自適應(yīng)控制(6)傳統(tǒng)PID與Fuzzy相結(jié)合的多模態(tài)模糊控制器Fig.1-4模糊控制在控制領(lǐng)域中的重要地位與作用1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.1模糊控制（Fuzzycontrol)當(dāng)前第49頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.1模糊控制（Fuzzycontrol)發(fā)展史當(dāng)前第50頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.1模糊控制（Fuzzycontrol)Fig.1-5模糊系統(tǒng)相關(guān)圖當(dāng)前第51頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.1模糊控制（Fuzzycontrol)模糊系統(tǒng)研究計(jì)劃模糊理論與基本技術(shù)人類功能實(shí)現(xiàn)與人-機(jī)界面人類智能信息處理過程及自然現(xiàn)象、社會現(xiàn)象剖析模糊邏輯模糊推理算法模糊計(jì)算機(jī)開發(fā)的基礎(chǔ)技術(shù)（如：編程語言與體系結(jié)構(gòu)、模擬模糊存儲器等）模糊控制技術(shù)識別技術(shù)感覺信息處理過程的模型化人-機(jī)界面技術(shù)高速、不穩(wěn)定系統(tǒng)的智能控制未知結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的智能控制實(shí)時圖象理解手寫體文字識別智能信息處理技術(shù)（如智能評價系統(tǒng)檢索技術(shù)）人類行為和社會現(xiàn)象的解釋自然現(xiàn)象的解釋大系統(tǒng)可靠性評價面向經(jīng)營與社會問題的模糊方法論與模糊系統(tǒng)開發(fā)地震預(yù)測技術(shù)大氣污染寬域預(yù)測植物生長模型Fig.1-6模糊工程課題覆蓋圖當(dāng)前第52頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.1模糊控制（Fuzzycontrol)歷史應(yīng)用我國1979年開始

當(dāng)前第53頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.1模糊控制（Fuzzycontrol)1984美國推出“模糊推理決策支持系統(tǒng)”1985-1996日本進(jìn)入了模糊控制實(shí)用化時期

——電視攝象機(jī)自動聚焦空調(diào)全自動洗衣機(jī)吸塵器

現(xiàn)代應(yīng)用硬件產(chǎn)品：開發(fā)了“模糊控制用的通用系統(tǒng)”“模糊控制用的通用控制器”——以模糊推理來決定控制動作的算法作為控制系統(tǒng)核心，并且采用任何一條控制規(guī)則，均具有設(shè)定的相應(yīng)功能的一種調(diào)節(jié)裝置。當(dāng)前第54頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.1模糊控制（Fuzzycontrol)模糊控制工程大致要經(jīng)歷如下4個階段:模糊控制盛行階段模糊專家系統(tǒng)階段實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)之間的自然語言（通訊階段）模糊人工智能系統(tǒng)階段不是無判別地把所有的熟練操作者的知識收集起來,而是要用它來分析問題,提高宏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),如外匯兌換交易支持系統(tǒng)\圖象識別\自然語言解釋系統(tǒng),自治式機(jī)器人等簡單應(yīng)用。如電器等，比現(xiàn)有的自動化機(jī)械具有更好的功能智能機(jī)器人——模糊專家系統(tǒng)在設(shè)備管理、醫(yī)療診斷、經(jīng)營支持、安全評價等方面普及隨機(jī)應(yīng)變的詢問和解答能力、推理、判斷能力，難度大，可以從某一方面著手，如針對某一問題的對話決策型系統(tǒng)人——創(chuàng)造性思維人工智能——邏輯處理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——學(xué)習(xí)功能綜合信息處理外語翻譯論文摘錄輔助設(shè)計(jì)經(jīng)營支持等結(jié)合當(dāng)前第55頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neuralnetworkcontrol)起源：生物神經(jīng)元Fig.1-7生物神經(jīng)元示意圖突觸：一個神經(jīng)元末梢與另一神經(jīng)元樹突或細(xì)胞體的接觸處稱為突觸。它是神經(jīng)元之間傳遞信息的輸入輸出接口。當(dāng)前第56頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neuralnetworkcontrol)信息處理與傳遞：Fig.1-8突觸結(jié)構(gòu)示意圖傳遞信息過程：Fig.1-9傳遞信息過程當(dāng)前第57頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neuralnetworkcontrol)一個神經(jīng)元一串脈沖多個神經(jīng)元多個脈沖特點(diǎn)：人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息處理的特點(diǎn)：分布存儲與冗余性并行處理

信息處理與存儲合一

可塑性與自組織性

魯棒性Robust

分散到多個神經(jīng)元記憶容錯性。一旦一些被破壞，不至于丟失記憶成億個神經(jīng)元協(xié)同工作，與目前的“并行處理機(jī)”的機(jī)理不同大腦皮層的大部分突觸連接時后天由環(huán)境的激勵逐步形成的，隨環(huán)境刺激性質(zhì)不同而不同。自組織性構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可塑性形成和改變神經(jīng)元之間突觸連接的現(xiàn)象長期短期一定的誤差和噪聲不會使網(wǎng)絡(luò)的性能惡化目前計(jì)算機(jī)存儲和處理分別屬于兩個獨(dú)立的部件，速度會受影響。當(dāng)前第58頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neuralnetworkcontrol)人工神經(jīng)元（抽象模擬人腦神經(jīng)元）1993年由MoCulloch和Pitts定義Fig.1-9人工神經(jīng)元模型加于輸入端上的輸入信號突觸連接權(quán)的系數(shù)，模擬突觸傳遞強(qiáng)度空間累加閾值神經(jīng)元相應(yīng)函數(shù)當(dāng)前第59頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neuralnetworkcontrol)當(dāng)前第60頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neuralnetworkcontrol)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（構(gòu)成）1.前向網(wǎng)絡(luò)（前饋網(wǎng)絡(luò)）FeedforwordNetwork每個神經(jīng)元只與前一層的神經(jīng)元相連接感知機(jī)

2.從輸出到輸入有反饋的前向網(wǎng)絡(luò)Fukushima網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)本身是前向型的，但輸出到輸入之間有反饋回路3.層內(nèi)互連前向網(wǎng)絡(luò)（混合型網(wǎng)絡(luò)）層狀和網(wǎng)狀相結(jié)合同一層神經(jīng)元之間有連接如自組織競爭型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前第61頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neuralnetworkcontrol)4.互連網(wǎng)絡(luò)（相互結(jié)合型網(wǎng)絡(luò)）局部互連全互連全互連是每個神經(jīng)元都與其它神經(jīng)元互連局部互連指互連只是局部的兩種

全互連局部互連Hopfield網(wǎng)絡(luò)Boltzmann機(jī)分類方法有多種：如可以分類為有教師學(xué)習(xí)無教師學(xué)習(xí)當(dāng)前第62頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neuralnetworkcontrol)輸出輸入Fig.1-10Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則圖示當(dāng)前第63頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neuralnetworkcontrol)例：當(dāng)前第64頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neuralnetworkcontrol)思考當(dāng)前第65頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neuralnetworkcontrol)Fig.1-11當(dāng)前第66頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neuralnetworkcontrol)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與現(xiàn)狀50年代末F.Rosenblatt—感知機(jī)（Perceptron）第一個完整的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則并行處理、分布存儲和學(xué)習(xí)1969年美MTT的M.Minsky和S.Papert編寫《Perceptron》一書單層感知機(jī)線性問題求解多層（隱含層）的非線性問題（悲觀理論？）70年代芬蘭T.Kohonen自組織映射理論美國S.A.Grossberg自適應(yīng)共振理論日本福島邦彥（K.Fukushima）認(rèn)知機(jī)（Neocognitron）模型日本甘利?。⊿hunIchiAmari）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)理論低谷1943年心理學(xué)家和數(shù)學(xué)家W.Pitts提出M-P模型1949年心理學(xué)家提出連接權(quán)的調(diào)整正比于兩相連神經(jīng)元之間激活值的乘積當(dāng)前第67頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neuralnetworkcontrol)1982年~1984年J.J.HopfieldHopfield網(wǎng)絡(luò)模型引入能量函數(shù)給出穩(wěn)定性判據(jù)1984年Hinton引入模擬退火B(yǎng)oltzmann機(jī)

BW網(wǎng)絡(luò)模型1986年D.E.Rumelhart和兩本專著——EBP算法（誤差反向傳播）1987年美R.Hecht-Nielsen——對向傳播（CounterPropagation）1988年美L.O.Chua——CNN細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型1987年國際神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)會1988年《NeuralNetwork》創(chuàng)刊1990年《IEEETransactiononNeuralNetwork》

同年北京召開神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)大會人工智能理論和Von.Neumann計(jì)算機(jī)在視、聽、等智能信息處理上受挫腦神經(jīng)科學(xué)的研究成果VLSI技術(shù)和光電技術(shù)的發(fā)展80年代高潮人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與現(xiàn)狀當(dāng)前第68頁\共有72頁\編于星期四\20點(diǎn)1.2智能控制的基本設(shè)計(jì)方法

1.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neuralnetworkcontrol)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于控制優(yōu)點(diǎn)：缺陷:

它能以任意精度逼近任意連續(xù)非線性函數(shù)對復(fù)雜不確定問題有自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)能力信息處理的并行機(jī)制——解決大規(guī)模實(shí)時計(jì)算問題信息綜合能力——適用于多信息融合和多媒體技術(shù)神經(jīng)計(jì)算——解決優(yōu)化計(jì)算和矩陣代數(shù)計(jì)算便于用VLSI或光學(xué)集成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)或用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)冗余性——容錯能力

高度非線性穩(wěn)定性、收斂性證明困難（加強(qiáng)）學(xué)習(xí)速度一般比較慢（研究快速學(xué)習(xí)算法）缺乏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)