智能控制導(dǎo)論

1、1智能控制導(dǎo)論國家精品課程配套教材蔡自興 2智能控制教學(xué)課件第1章 概論1.1 智能控制的產(chǎn)生與發(fā)展1.2 智能控制的基本知識(shí)1.3 智能控制的結(jié)構(gòu)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(chǎn)生與發(fā)展1.1.1 自動(dòng)控制的機(jī)遇與挑戰(zhàn)傳統(tǒng)控制理論在應(yīng)用中面臨的難題存在挑戰(zhàn)的主要原因自動(dòng)控制的主要任務(wù)人工智能的產(chǎn)生和發(fā)展正在為自動(dòng)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(xué)科的建立自動(dòng)控制的發(fā)展過程1.1 智能控制的產(chǎn)生與發(fā)展 進(jìn)展方向開環(huán)控制確定性反饋控制最優(yōu)控制隨機(jī)控制自適應(yīng)/魯棒控制自學(xué)習(xí)控制智能控制控制復(fù)雜性51.1.2 智能控制的發(fā)展和學(xué)科的建立60

2、年代60年代初期，自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)方法被開發(fā)出來用于解決控制系統(tǒng)的隨機(jī)特性問題60年代中期，自動(dòng)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(lǐng)域80年代薩里迪斯教授建立了智能機(jī)器理論采用“精度隨智能降低而提高”（IPDI）原理和三級(jí)遞階結(jié)構(gòu)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(shí)的控制、仿人控制、專家規(guī)劃和分級(jí)規(guī)劃等基于神經(jīng)元控制的理論和機(jī)理已獲進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用1.1 智能控制的產(chǎn)生與發(fā)展61.1.2 智能控制的發(fā)展和學(xué)科的建立智能控制學(xué)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(xué)術(shù)討論會(huì)這次會(huì)議之后不

3、久，在IEEE控制系統(tǒng)學(xué)會(huì)內(nèi)成立了IEEE智能控制專業(yè)委員會(huì)，并了對(duì)智能控制定義和研究生課程教學(xué)大綱的討論1987年1月，在美國費(fèi)城由IEEE控制系統(tǒng)學(xué)會(huì)與計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)聯(lián)合召開了智能控制國際會(huì)議智能控制發(fā)展的其它方面學(xué)術(shù)組織學(xué)術(shù)會(huì)議1.1 智能控制的產(chǎn)生與發(fā)展71.2 智能控制的基本知識(shí)1.2.1 智能控制的定義與特點(diǎn)智能控制的定義 智能機(jī)器自動(dòng)控制智能控制智能控制系統(tǒng)智能控制的特點(diǎn) 同時(shí)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（含計(jì)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(jí)智能控制的實(shí)現(xiàn)，需要硬件、軟件和智能的結(jié)合，以及新思想、新方法和新技術(shù)智能控制是一門邊緣交叉

4、學(xué)科智能控制是一個(gè)新興的研究領(lǐng)域81.2.2 智能控制器的一般結(jié)構(gòu)智能控制器的一般結(jié)構(gòu)圖1.2 智能控制的基本知識(shí)動(dòng)作事件過程與環(huán)境用戶接 口任務(wù)描述與環(huán)境建模知識(shí)表示 信號(hào)優(yōu)化 信號(hào)預(yù)處理信號(hào)辨識(shí)規(guī)劃與推理 決策與協(xié)調(diào)傳統(tǒng)控制傳感器驅(qū)動(dòng)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(xué)習(xí)控制系統(tǒng)神經(jīng)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(shí)101.3 智能控制的結(jié)構(gòu)理論1.3.1 二元交集結(jié)構(gòu)理論傅京孫曾研究的領(lǐng)域含有擬人控制器的控制系統(tǒng)含有人機(jī)控制器的控制系統(tǒng)自主機(jī)器人系統(tǒng)傅京孫用智能控制系統(tǒng)描述自動(dòng)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(jié)構(gòu)AIACIC智能控制的二元結(jié)構(gòu)111.3.1 二元交集結(jié)構(gòu)理論二元結(jié)構(gòu)理論的解釋當(dāng)采用人機(jī)組合控制器時(shí)，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(duì)于較低層的智能作用，在設(shè)計(jì)這種智能控制系統(tǒng)時(shí)，要盡可能多地把設(shè)計(jì)者和操作人員所具有的與指定任務(wù)有關(guān)的智能轉(zhuǎn)移到機(jī)器控制器上對(duì)于自主機(jī)器人系統(tǒng)，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行無人干預(yù)的自動(dòng)控制與操作。這一控制系統(tǒng)至少應(yīng)執(zhí)行3個(gè)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(jié)構(gòu)理論121.3.2 三元交集結(jié)構(gòu)理論三元結(jié)構(gòu) 薩里迪斯于1977年提出另一種智能控制三元結(jié)

6、構(gòu)薩里迪斯認(rèn)為，必須把遠(yuǎn)籌學(xué)的概念引入智能控制，使它成為三元交集中的一個(gè)子集對(duì)這一問題的討論，有助于智能控制學(xué)科的形成 1.3 智能控制的結(jié)構(gòu)理論ACAIORIC131.3.2 三元交集結(jié)構(gòu)理論分級(jí)智能控制系統(tǒng) 1.3 智能控制的結(jié)構(gòu)理論執(zhí)行級(jí)組織器分配器協(xié)調(diào)器1過程1協(xié)調(diào)器N硬件控制器N過程N(yùn)組織級(jí)協(xié)調(diào)級(jí)硬件控制器1它代表系統(tǒng)的主導(dǎo)思想，并由人工智能起控制作用是上（第一級(jí)）下（第三級(jí)）級(jí)間的接口，由人工智能和運(yùn)籌學(xué)起控制作用是智能控制系統(tǒng)的最低層級(jí)，要求具有很高的精度，并由控制理論進(jìn)行控制141.3.3 四元交集結(jié)構(gòu)理論蔡自興提出四元智能控制結(jié)構(gòu) 1.3 智能控制的結(jié)構(gòu)理論AIICORITC

7、TICAICTIT智能控制看做自動(dòng)控制、人工智能、信息論和運(yùn)籌學(xué)四個(gè)學(xué)科的交集151.3.3 四元交集結(jié)構(gòu)理論信息論是解釋知識(shí)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(jī)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(jié)構(gòu)理論系統(tǒng)論運(yùn)籌學(xué)系統(tǒng)論 控制論信息論系統(tǒng)工程自動(dòng)化技術(shù)通信技術(shù)系統(tǒng)學(xué)系統(tǒng)科學(xué)哲學(xué) 基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)科學(xué)工程技術(shù)信息論控制通信人和動(dòng)物機(jī)器三論應(yīng)用部門一般系統(tǒng)論信息科學(xué)信息技術(shù)人機(jī)通信161.4 本書概要本書反映出國內(nèi)外智能控制研究和應(yīng)用最新進(jìn)展，包括下列內(nèi)容 簡述了智能控制產(chǎn)生的背景、起源與發(fā)展，討論智能控制的定義、特點(diǎn)和智能控制的一般結(jié)構(gòu)，研究