智能控制技術(shù) 第3版 課件 第一章緒論

第一章緒論2

智能控制的發(fā)展過(guò)程123

智能控制的主要方法5

智能控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理一、智能控制的發(fā)展過(guò)程智能控制問(wèn)題的提出經(jīng)典控制理論:研究的對(duì)象是單變量常系數(shù)線性系統(tǒng)，且只適用于單輸入單輸出控制系統(tǒng)現(xiàn)代控制理論:研究的對(duì)象是多變量常系數(shù)線性系統(tǒng)那么對(duì)于以下這類(lèi)系統(tǒng)，如何處理：不確定性系統(tǒng)高度非線性系統(tǒng)復(fù)雜任務(wù)的控制要求智能控制理論是針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題的控制提出的一種新方法一、智能控制的發(fā)展過(guò)程智能控制的發(fā)展得益于：現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展數(shù)字通訊技術(shù)發(fā)展數(shù)字控制技術(shù)發(fā)展一、智能控制的發(fā)展過(guò)程智能控制的發(fā)展1965年，著名學(xué)者K.S.Fu（傅京遜）把人工智能的啟發(fā)式推理規(guī)則用于學(xué)習(xí)系統(tǒng),為控制技術(shù)邁向智能化揭開(kāi)了嶄新的一頁(yè)Mendel于1966年提出了“人工智能控制”的新概念1967年,Leondes和Mendel首次使用了“智能控制(IntelligentControl)”一詞,并把記憶、目標(biāo)分解等技術(shù)應(yīng)用于學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)一、智能控制的發(fā)展過(guò)程智能控制的發(fā)展1971年，著名學(xué)者K.S.Fu（傅京遜）從發(fā)展學(xué)習(xí)控制的角度首次提出智能控制這一新興學(xué)科，歸納了三種類(lèi)型的智能控制系統(tǒng)人作為控制器的控制系統(tǒng)人機(jī)結(jié)合作為控制器的控制系統(tǒng)無(wú)人參與的自主控制系統(tǒng)1977年Saridis出版了《隨機(jī)系統(tǒng)的自組織控制》，豐富了智能控制的內(nèi)涵K.J.Astrom提出了“專(zhuān)家控制”思想1985年8月，IEEE在美國(guó)紐約召開(kāi)了第一屆智能控制學(xué)術(shù)討論會(huì)7

智能控制的發(fā)展過(guò)程123

智能控制的主要方法5

智能控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理二智能控制的主要方法專(zhuān)家系統(tǒng)和專(zhuān)家控制模糊控制神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制學(xué)習(xí)控制二智能控制的主要方法專(zhuān)家系統(tǒng)和專(zhuān)家控制專(zhuān)家控制是將專(zhuān)家系統(tǒng)的理論和技術(shù)與控制理論和方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái),在未知環(huán)境下模仿專(zhuān)家的智能,實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的有效控制。一般的專(zhuān)家控制系統(tǒng)由三部分組成：一是控制機(jī)制，它決定控制過(guò)程的策略，即控制哪一個(gè)規(guī)則被激活、什么時(shí)候被激活等。二是推理機(jī)制，它實(shí)現(xiàn)知識(shí)之間的邏輯推理以及與知識(shí)庫(kù)的匹配。三是知識(shí)庫(kù)，包括事實(shí)、判斷、規(guī)則、經(jīng)驗(yàn)以及數(shù)學(xué)模型二智能控制的主要方法專(zhuān)家控制系統(tǒng)存在的困難：專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的獲取問(wèn)題動(dòng)態(tài)知識(shí)的獲取問(wèn)題專(zhuān)家控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析二智能控制的主要方法模糊控制

模糊控制主要是模仿人的控制經(jīng)驗(yàn)而不是依賴(lài)控制對(duì)象模型，因此模糊控制器實(shí)現(xiàn)了人的某些智能模糊控制的三個(gè)基本組成部分：模糊化模糊決策精確化計(jì)算二智能控制的主要方法模糊控制需要研究的問(wèn)題：適合于解決工程上普遍適用的穩(wěn)定性分析方法，穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法和可控性評(píng)價(jià)方法模糊控制規(guī)則設(shè)計(jì)方法的研究模糊控制器參數(shù)的最優(yōu)調(diào)整理論的確定及修正推理規(guī)則的學(xué)習(xí)方式模糊動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的辨識(shí)方法模糊預(yù)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和提高計(jì)算速度的算法二智能控制的主要方法神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)元控制是模擬人腦神經(jīng)中樞系統(tǒng)智能活動(dòng)的一種控制方式,從本質(zhì)上看，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種不依賴(lài)模型的自適應(yīng)函數(shù)估計(jì)器。神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)具有特點(diǎn)：非線性映射能力并行計(jì)算能力自學(xué)習(xí)能力強(qiáng)魯棒性

二智能控制的主要方法神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在控制系統(tǒng)中所起的作用可大致分為四大類(lèi)：第一類(lèi)是在基于模型的各種控制結(jié)構(gòu)中充當(dāng)對(duì)象的模型；第二類(lèi)是充當(dāng)控制器；第三類(lèi)是在控制系統(tǒng)中起優(yōu)化計(jì)算的作用；第四類(lèi)是與其它智能控制如專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊控制相結(jié)合為其提供非參數(shù)化對(duì)象模型、推理模型等二智能控制的主要方法學(xué)習(xí)控制：它通過(guò)重復(fù)各種輸入信號(hào)，并從外部校正該系統(tǒng)，從而使系統(tǒng)對(duì)特定輸入具有特定響應(yīng)學(xué)習(xí)控制根據(jù)系統(tǒng)工作對(duì)象的不同可分為兩大類(lèi)一是對(duì)具有可重復(fù)性的被控對(duì)象利用控制系統(tǒng)的先前經(jīng)驗(yàn)，尋求一個(gè)理想的控制輸入。而這個(gè)尋求的過(guò)程就是對(duì)被控對(duì)象反復(fù)訓(xùn)練的過(guò)程。這種學(xué)習(xí)控制又稱(chēng)為迭代學(xué)習(xí)控制。二是自學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)。它不要求被控過(guò)程必須是重復(fù)性的。它能通過(guò)在線實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)，自動(dòng)獲取知識(shí)，并將所學(xué)的知識(shí)用來(lái)不斷地改善具有未知特征過(guò)程的控制性能。16

智能控制的發(fā)展過(guò)程123

智能控制的主要方法5

智能控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理三智能控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理智能系統(tǒng)：具備一定智能行為的系統(tǒng)。具體地說(shuō)，若對(duì)于一個(gè)問(wèn)題的激勵(lì)輸入，系統(tǒng)具備一定的智能行為，它能夠產(chǎn)生合適的求解問(wèn)題的響應(yīng)，這樣的系統(tǒng)就稱(chēng)為智能系統(tǒng)按照智能控制系統(tǒng)的定義，其典型的原理結(jié)構(gòu)可由六部分組成：執(zhí)行器傳感器感知信息處理規(guī)劃與控制認(rèn)知通訊交互接口。三智能控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理結(jié)構(gòu)圖三智能控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理智能控制系統(tǒng)特點(diǎn)：智能控制系統(tǒng)一般具有以知識(shí)表示的非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)模型表示的混合控制過(guò)程。它適用于含有復(fù)雜性、不完全性、模糊性、不確定性和不存在已知算法的生產(chǎn)過(guò)程智能控制器具有分層信息處理和決策機(jī)構(gòu)。它實(shí)際上是對(duì)人神經(jīng)結(jié)構(gòu)和專(zhuān)家決策機(jī)構(gòu)的一種模仿智能控制器具有非線性和變結(jié)構(gòu)特點(diǎn)智能控制器具有多目標(biāo)優(yōu)化能力。智能控制器能夠在復(fù)雜環(huán)境下學(xué)習(xí)三智能控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理智能控制系統(tǒng)應(yīng)該具備以下一條或幾條功能特點(diǎn)：自適應(yīng)（self-adaptation）自學(xué)習(xí)（Self-recognition）自組織（self-organization）自診斷（self-diagnosis）自修復(fù)（self-repairing）三智能控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理智能控制系統(tǒng)研究的主要數(shù)學(xué)工具：符號(hào)推理與數(shù)值計(jì)算的結(jié)合離散事件系統(tǒng)與連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)分析的結(jié)合模糊集理論神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)理論優(yōu)化理論三智能控制系統(tǒng)的構(gòu)成