北京交通大學(xué)研究生課程(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制及專家系統(tǒng))第一章資料

1、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制及專家系統(tǒng)(zhun ji x tn) 張嚴(yán)心2015年研究生課程(kchng)共七十五頁主要教學(xué)參考書教材：王耀南，智能控制系統(tǒng)模糊邏輯、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，湖南大學(xué)出版社，1996主要參考書:1王永驥，涂健，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制，機械工業(yè)(gngy)出版社，19982諸靜，模糊控制原理與應(yīng)用，機械工業(yè)出版社，19953 C.H. Chen, Fuzzy logic and neural network handbook, New York : McGraw-Hill, c19964Simon Haykin,Neural networks : a comprehensive

2、foundation,Beijing : Tsinghua University Press, 20015Kevin M. Passino, Stephen Yurkovich, Fuzzy control, Beijing : Tsinghua University Press, 2001共七十五頁6Spyros G. Tzafestas, Methods and applications of intelligent control, Dordrecht : Kluwer Academic Pub., 19977Zi-Xing Cai, Intelligent control : prin

3、ciples, techniques and applications, Singapore : World Scientific, 19978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，19959閻平凡，張長水，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模擬進化(jnhu)計算，清華大學(xué)出版社，200010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，199711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，199612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，199613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(zhyo)教學(xué)參考書共七十

4、五頁先修內(nèi)容(nirng)現(xiàn)代控制理論(lln)或線性系統(tǒng)線性代數(shù)或矩陣分析MATLAB 語言共七十五頁第一部分(b fen) 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(kchng)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 共七十五頁共七十五頁共七十五頁共七十五頁共七十五頁智能家居開關(guān)(kigun)圖示 共七十五頁 世界上最小機

5、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(tn dn)10個語言命令、完成200多種動作、說出約180個短語！共七十五頁 資料(zlio)圖片：一種能鉆入血管的機器人想象圖共七十五頁 北京(bi jn)一家企業(yè)展出的機器人在演奏架子鼓 共七十五頁 懂得“甜言蜜語(tin yn m y)”的會話機器人逗得女客商笑逐顏開 共七十五頁 哈工大計算機學(xué)院展出的機器人隨著(su zhe)音樂表演團體操共七十五頁 一名客商(kshng)在和漢服裝扮的機器人交流 共七十五頁高精度仿真(fn zhn)機器人共七十五頁 空中(kngzhng)機器人比賽共七

6、十五頁 水中機器人比賽(bsi)共七十五頁 舞蹈(wdo)機器人比賽共七十五頁 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)(xtng)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)國家重點工程，包括：航天員、空間應(yīng)用、載人飛船、運載火箭、發(fā)射場、測控通信、著陸場、空間實驗室等八大系統(tǒng)(xtng)組成。 在工程實施方面主要又包括：衛(wèi)星、神舟載人飛船和嫦娥探月三大系統(tǒng)。載人航天(hngtin)共七十五頁 衛(wèi)星(wixng)測控地面測控站我國已建成了比較(bjio)完整的陸?；鶞y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水平。測控是工程控制

7、科學(xué)與通信技術(shù)結(jié)合的一體化工程，其特點有：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。共七十五頁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)需要進行環(huán)境建設(shè)和綜合布線(b xin)，為控制室提供一個可靠、舒適、功能分區(qū)的環(huán)境。 顯示系統(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綜合設(shè)計。 拾音擴音解決方案：包括拾音子系統(tǒng)、處理子系統(tǒng)、擴聲子系統(tǒng)，用于支持在會議、報告、指揮等場景下聲音傳送的需要。 數(shù)字會議解決方案：由網(wǎng)絡(luò)

8、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。 集中控制解決方案：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、信號源進行統(tǒng)一控制的功能，可以大大降低支持人員的工作強度。 共七十五頁 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。 視頻整合解決方案：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。 衛(wèi)星通信

9、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)進行通信覆蓋。 控制臺與人體工學(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)計專門(zhunmn)的可調(diào)、耐用、舒適的控制臺。共七十五頁山西電力(dinl)調(diào)度中心共七十五頁北京(bi jn)電力應(yīng)急指揮中心共七十五頁復(fù)雜系統(tǒng)(xtng)智能控制研究開發(fā)平臺 共七十五頁宿舍(ssh)安全用電智能控制器智能共七十五頁主要用于學(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裝置（斷

10、電器只能過載斷電，相當(dāng)于保險絲的作用(zuyng)，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、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”。共七十五頁招商銀行深圳蛇口支行會議室安裝(nzhung)150寸4:3 1080P高清大屏幕實圖 集成(j chn)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) 共七

11、十五頁溝槽式公廁(n c)電磁閥智能控制沖水器共七十五頁Linux家庭智能(zh nn)控制系統(tǒng) 共七十五頁 最近(zujn)很多人看2012年的新片親家過年其中文章的語音機器人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器人，其實不然，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，

12、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！共七十五頁美國Infocomm：河?xùn)|(h dn)展智能控制系統(tǒng)方案共七十五頁城市(chngsh)照明智能控制系統(tǒng)共七十五頁電動(din dn)輪椅車智能控制器 共七十五頁安卓星汽車手機智能控制系統(tǒng)有的手機遠程啟動車輛、手機遠程熄火車輛、手機遠程監(jiān)聽、手機定位功能、各種報警提示等多項實用功能為眾多車主帶來方便同時，也為汽車智能化時代(shdi)到來拉開帷幕。共七十五頁簡易(jiny)月卡型停車場智能控制系統(tǒng)共七十五頁指紋電梯門禁智能(zh nn)控制系統(tǒng)共七十五頁分體式太陽能熱水器智能(zh nn)控制儀 共七十五頁第一(d

13、y)部分 概論第一章 緒論(xln)（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（Fuzzy control)1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neural network control)1.2.3 專家控制系統(tǒng)（湖南大學(xué)出版社）共七十五頁1.1 控制(kngzh)理論發(fā)展的幾個階段19世紀(jì) J.C.Maxwell對具有調(diào)速器的蒸汽發(fā)動機系統(tǒng)進行線性常微分方程的描述及穩(wěn)定性分析(fnx)19世紀(jì) 勞斯判據(jù)（1872） 胡爾

14、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共七十五頁1.1.1.古典(gdin)控制論（經(jīng)典控制論階段）50年代前后的控制(kngzh)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Boot LotusBode plot 伊凡思的根軌跡法 Bode Evans勞斯（E.J.Routh）赫爾維茨（Hurwitz）代數(shù)判據(jù)奈奎斯特（H.Nyquist）穩(wěn)

15、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)展的幾個階段共七十五頁1.1.2.現(xiàn)代控制理論(lln)（20世紀(jì)60年代）對象(duxing) 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)辨識隨機控制理論缺陷設(shè)計方法越來越數(shù)學(xué)化依賴?yán)斫饣木_的對象

16、數(shù)學(xué)模型實際生產(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。控制算法較為理想化（高維、強耦合、時變、非線性及分布參數(shù)等系統(tǒng)、缺乏實用、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）共七十五頁1.1.3. 智能控制理論（20世紀(jì)(shj)70年代）隨著計算機技術(shù)得飛速進展(jnzhn) 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

17、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 人機控制器、機器人（2）J.M.Mendel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。（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

18、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)展的幾個階段共七十五頁先驗智能有關(guān)控制對象及干擾的先驗知識(zh shi)，可以從一開始就考慮在控制系統(tǒng)的設(shè)計中反應(yīng)性智能在實時監(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(zh nn)控制系統(tǒng)的特點（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

19、型和數(shù)學(xué)模型表示的混合控制過程。 數(shù)學(xué)運算，符號運算的邏輯推理相結(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）共七十五頁1.2 智能控制的基本(jbn)設(shè)計方法 基于(jy)模糊推理和計算的模糊控制器Ifthen, Rulebased Control 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器 Neural Network 基于專家系統(tǒng)的專家智能控制 Expert System 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)計方法共七十五頁1.2 智能控制的基本設(shè)計(shj)方法 1.2.1 模糊控制（Fu

20、zzy control)1965年 L.A.ZadehFig. 1-3(1) 定義模糊子集(z j)，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)系矩陣運算 (4)模糊推理合成，求出控制輸出模糊子集(5)進行逆模糊運算，判決，得到精確控制量模糊化推理共七十五頁優(yōu)點(yudin)：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) 離線計算控制查詢表、提高系統(tǒng)實時性 控制的機理符合人們對過程控制作用(zuyng)的直觀描述和思維邏輯經(jīng)驗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)則搜索范圍擴大，決策速度

21、降低，不能實時控制導(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)計方法 1.2.1 模糊控制（Fuzzy control)共七十五頁模糊控制研究(ynji)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(kngzh)(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)計方法 1.2.1 模糊控制（Fuzzy control)共七十五頁1.2 智能控制(kngzh)的基本設(shè)計方法 1.2.1

22、 模糊控制（Fuzzy control)發(fā)展史共七十五頁1.2 智能(zh nn)控制的基本設(shè)計方法 1.2.1 模糊控制（Fuzzy control)Fig. 1-5 模糊系統(tǒng)(xtng)相關(guān)圖共七十五頁1.2 智能(zh nn)控制的基本設(shè)計方法 1.2.1 模糊控制（Fuzzy control)模糊系統(tǒng)(xtng)研究計劃模糊理論與基本技術(shù)人類功能實現(xiàn)與人-機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算機開發(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)

23、的智能控制實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共七十五頁1.2 智能控制的基本設(shè)計(shj)方法 1.2.1 模糊控制（Fuzzy control)歷史(lsh)應(yīng)用我國1979年開始 共七十五頁1.2 智能控制的基本(jbn)設(shè)計方法 1.2.1 模糊控制（Fuzzy control)1984 美國 推出“模糊推理決策支持系統(tǒng)”1985-1996 日本 進入了模糊控制實用化時期 電視攝象機

24、自動聚焦(jjio) 空調(diào) 全自動洗衣機 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。共七十五頁1.2 智能控制的基本設(shè)計(shj)方法 1.2.1 模糊控制（Fuzzy control)模糊控制工程大致要經(jīng)歷(jngl)如下4個階段:模糊控制盛行階段模糊專家系統(tǒng)階段實現(xiàn)人與計算機之間的自然語言（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

25、語言解釋系統(tǒng),自治式機器人等簡單應(yīng)用。如電器等，比現(xiàn)有的自動化機械具有更好的功能智能機器人模糊專家系統(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)計經(jīng)營支持等結(jié)合共七十五頁1.2 智能控制的基本(jbn)設(shè)計方法 1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neural network control)起源(qyun)：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)元樹突或細胞體的接觸處稱為突觸。它

26、是神經(jīng)元之間傳遞信息的輸入輸出接口。共七十五頁1.2 智能控制的基本設(shè)計方法(fngf) 1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neural network control)信息處理與傳遞(chund)：Fig. 1-8 突觸結(jié)構(gòu)示意圖傳遞信息過程：Fig. 1-9 傳遞信息過程共七十五頁1.2 智能控制(kngzh)的基本設(shè)計方法 1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neural network control)一個(y )神經(jīng)元一串脈沖多個神經(jīng)元多個脈沖特點：人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息處理的特點：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

27、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”的機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)的性能惡化目前計算機存儲和處理分別屬于兩個獨立的部件，速度會受影響。共七十五頁1.2 智能(zh nn)控制的基本設(shè)計方法 1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neural network control)人工(rngng)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

28、輸入信號突觸連接權(quán)的系數(shù)，模擬突觸傳遞強度空間累加閾值神經(jīng)元相應(yīng)函數(shù)共七十五頁1.2 智能控制的基本設(shè)計方法(fngf) 1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neural network control)共七十五頁1.2 智能控制的基本設(shè)計(shj)方法 1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neural network control)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(mxng)（構(gòu)成）1. 前向網(wǎng)絡(luò)（前饋網(wǎng)絡(luò)）Feedforword Network每個神經(jīng)元只與前一層的神經(jīng)元相連接感知機 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

29、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)共七十五頁1.2 智能控制的基本設(shè)計(shj)方法 1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neural network control)4. 互連網(wǎng)絡(luò)(wnglu)（相互結(jié)合型網(wǎng)絡(luò)(wnglu)）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)共七十五頁1.2 智能控制的基本設(shè)計方法(fngf) 1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neural network control)輸出(shch)輸入Fi

30、g. 1-10 Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則圖示共七十五頁1.2 智能(zh nn)控制的基本設(shè)計方法 1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neural network control)例：共七十五頁1.2 智能控制的基本設(shè)計方法(fngf) 1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neural network control)思考共七十五頁1.2 智能控制的基本設(shè)計(shj)方法 1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neural network control)Fig. 1-11共七十五頁1.2 智能(zh nn)控制的基本設(shè)計方法 1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neural network control)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)

31、展(fzhn)與現(xiàn)狀50年代末 F.Rosenblatt感知機（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 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） 認知機（Neocognitron）模型 日本 甘利俊（ShunIchi Amari） 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)理論低谷 1943年 心理學(xué)家W.S.MoCul

32、loch和數(shù)學(xué)家W.Pitts提出M-P模型1949年 心理學(xué)家 D.O.Hebb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共七十五頁1.2 智能(zh nn)控制的基本設(shè)計方法 1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neural network control)1982年1984年 J.J.Hopfield Hopfield 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 Boltzmann機 BW網(wǎng)絡(luò)模型1986年 D.E.Rumelhart 和J.L.MoClelland兩本專著 EBP算法 （誤差反向傳播）1987年 美 R.Hecht-Nielsen 對

33、向傳播（Counter Propagation）1988年 美 L.O.Chua CNN細胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型1987年 國際神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)會1988年 Neural Network創(chuàng)刊1990年 IEEE Transaction on Neural Network 同年 北京召開 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)(xush)大會人工智能理論和Von.Neumann 計算機在視、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)狀共七十五頁1.2 智能控制的基本設(shè)計方法(fngf) 1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Neural network control)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用

34、于控制(kngzh)優(yōu)點：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 信息處理的并行機制解決大規(guī)模實時計算問題 信息綜合能力適用于多信息融合和多媒體技術(shù) 神經(jīng)計算解決優(yōu)化計算和矩陣代數(shù)計算 便于用VLSI或光學(xué)集成系統(tǒng)實現(xiàn)或用計算機技術(shù)實現(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） 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)計方法（與其它控制方法相結(jié)合，構(gòu)成一個集成智能控制系） 缺乏硬件支持，難以真正發(fā)揮NN的優(yōu)點（加強） 缺乏比較適合的控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和靈活的智能神經(jīng)元導(dǎo)致共七十五頁1.2 智能(zh nn)控制的基本設(shè)計方法 1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)