智能控制基礎(chǔ)-課件總結(jié)

第一章智能控制概述第一節(jié)智能控制的提出和發(fā)展一、智能控制問(wèn)題的以1932年貝爾工程師H.Nyquist的有關(guān)反饋放大器的穩(wěn)定性為標(biāo)志，70年的發(fā)展歷程。在經(jīng)典控制理論中，系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型采用傳遞函主要是狀態(tài)空間方程描述法。隨著要研究的對(duì)象和系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，借助于數(shù)學(xué)模型 許多復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程難以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，可以通過(guò)熟練的操作工、技術(shù)或的操作得到 如何有效地將熟練操作工、技術(shù)或的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和控制理二、智能控制的提出與發(fā)展的幾個(gè)主要1.“智能控制理論”最早是由美籍教授K.S.Fu(傅京孫)于1965年提出；2.K.S.Fu(傅京孫)1971年提出：智能控制(IC)是人工智能(AI和自動(dòng)控制理論(AC)二者的結(jié)合——二元交集結(jié)構(gòu)理3.G.N.Saridis（薩里迪斯）1977ICAI、AC和運(yùn)籌學(xué)(OR)三者的結(jié)合——三元交集結(jié)構(gòu)理論；4.蔡自興在1986年提出：IC是AI、AC、OR和信息論(IT或IN)四者的結(jié)合——四元交集結(jié)構(gòu)理論；5.1985、8，世界智能控制專業(yè)成立——IEEE智能控制專業(yè)；6.1993、5，中國(guó)第一屆智能控制大會(huì)召開(kāi)；7.1995、8，中國(guó)首屆智能控制專業(yè)成立；三、智能控制的發(fā)展主要是：ApplicationofArtificialInligenceTechniquestoSpacecraftProblem].首先主張將工智能用于飛船控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1971年著名學(xué)者(K.S.Fu)從發(fā)展學(xué)習(xí)的角度首次正式提出智能控制這個(gè)新興的學(xué)科領(lǐng)域。[當(dāng)年的是：[LearningControlSystemandInligentControlSystem:AnIntersectionofArtificialInligenceandAutomaticControl]在LearningControlSystemandInligentControlSystem:AnIntersectionofArtificialInligenceandAutomaticControl一文中，列舉了三種智能控制的例子：環(huán)環(huán)境控計(jì)本地問(wèn)問(wèn)環(huán)反題境射環(huán) 第三種是人們所希望的無(wú)人參與的智能控制系統(tǒng)。這里被控過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜和不確定的環(huán)分乎現(xiàn)代控制論：－－狀態(tài)空態(tài)規(guī)劃；3）卡爾曼（Kalman）1959年，卡爾曼濾波；4）李亞普諾夫穩(wěn)定性理論。法和協(xié)調(diào)等問(wèn)題的技術(shù)基礎(chǔ)理論。特點(diǎn)：高度非線性、時(shí)變和不確定。為不確知性系統(tǒng)（高度復(fù)雜性對(duì)對(duì)第二節(jié)智能控制的概念和主要方 一 智能控制的基本概智能控制已經(jīng)出現(xiàn)了相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，并且已取得了初步的應(yīng)用成果.但是究竟“智智能控制的定義一:智能控制是由智能機(jī)器自主地實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過(guò)程。而智能機(jī)器則定義任務(wù)的一種機(jī)器。定義二:K.J.奧斯托羅姆則認(rèn)為，把人類具有的推理和試湊法等智現(xiàn)。定義三智能控制是一類無(wú)需人的干預(yù)就能夠自主地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的自動(dòng)控制，也是用計(jì)算機(jī)模擬人類智能的一個(gè)重要領(lǐng)域。定義四智能控制實(shí)際只是研究與模擬人二.智能控制系統(tǒng)的構(gòu)成（一、智能控制通口識(shí)智能控制系統(tǒng)的分層遞階結(jié)構(gòu)識(shí)(二)、智能控制系統(tǒng)的(三)、智能控制系統(tǒng)研究的數(shù)學(xué)工具（四、智能控制的主要功能化的能力。3.容錯(cuò)性。對(duì)各類故障具有自、和自恢復(fù)功能。4.魯棒性。對(duì)環(huán)境干擾（五、智能控制發(fā)展的主要進(jìn)程（六、智能控制所要解智能控制的核智能控制的AI：理等功自動(dòng)控制（AC）：描述系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，是一種動(dòng)態(tài)反饋。運(yùn)籌學(xué)（OR考慮 次上的調(diào)度、規(guī)劃和管理，應(yīng)把運(yùn)籌學(xué)（OR）結(jié)合進(jìn)去。即：ICAIORICAC、AI、OR和信息論（IN/IT)(七）.智能控制與傳統(tǒng)控

ICAIORACcontrolcontrol者可以在智能控制的框架下。（八）.智能控制的研究對(duì)完全性等，一般無(wú)法獲得精確的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用傳統(tǒng)控制理論進(jìn)行控制必須提出并遵循一些比較苛刻的線性化假設(shè)，而這些假設(shè)在應(yīng)用中往往與實(shí)際情況不相吻合。對(duì)于某些第三節(jié)智能控制的主要形式智能控制系般包括分級(jí)遞階智能控制系 模糊控制系 分級(jí)遞階智能控制是在自適應(yīng)控制和自組織控制基礎(chǔ)上，由普渡大學(xué)Saridis智能控制理論。分級(jí)遞階智能控制(HierarchicalInligentControl)主要由三個(gè)控制級(jí)組成，按智能控制的高低分為組織級(jí)、協(xié)調(diào)級(jí)、執(zhí)行級(jí)，并且這三級(jí)遵循“伴隨智能遞降精度遞增” 執(zhí)行級(jí)(executivelevel)：執(zhí)行級(jí)的控制過(guò)程通常是執(zhí)行一個(gè)確定的動(dòng)作?？刂葡到y(tǒng)（Expert神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)過(guò)程是修改系數(shù)的過(guò)程，最終使其輸出達(dá)到期望值，學(xué)習(xí)結(jié)束算法、Hopfield反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法等等。模糊控制系現(xiàn)系統(tǒng)控制的法。學(xué)習(xí)控制系第2章控制與仿人智能控制 仿人控制系特和實(shí)PID比例P:積分I:是對(duì)偏差信號(hào)的功能。功能是人類的一種基本智能，但人的功能具有某種選擇性，人總是有選擇地某些有用的信息，而遺忘無(wú)用的信息。利的信息。這種不加區(qū)分的積分作用缺乏智能性。3)D:它體現(xiàn)了某種信號(hào)的變化趨二階系統(tǒng)誤差響應(yīng)e(t): AB段:e(t)·e′(t)<0，增益、阻尼控制BC段:e(t)·e′(t)>0；阻尼、積分、比例控制CD段:e(t)·e′(t)<0；比例、微分控制DE段:e(t)·e′(t)>0；阻尼、2.3.3仿人智能控制的基本結(jié)構(gòu)和工作原理：1、結(jié)構(gòu)原理圖（P41）2、PID與仿人智能控制應(yīng)用仿真曲線比對(duì)（P47）第2章控制與仿人智能控2.1系1.及系統(tǒng)的定義指的是那些具有某一領(lǐng)域?qū)ｉT知識(shí)和/或有極豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、對(duì)解決專門問(wèn)題非常熟悉的人（們。的這種專門技術(shù)通常源于豐富的經(jīng)驗(yàn)以及定義：系統(tǒng)（P10）主要指的是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，其的某個(gè)領(lǐng)域水平的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蚶萌祟惖闹R(shí)和解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)方法來(lái)處理該領(lǐng)域 系統(tǒng)的基本功能取決于它所含有的知識(shí)，故有時(shí)也把系統(tǒng)稱為基于知識(shí)的系統(tǒng)system2.1.1系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)1.系統(tǒng)的特（1）啟發(fā)性。系統(tǒng)能運(yùn)用許多的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷要解決的問(wèn)題。其和括。戶專。擴(kuò)和即與常規(guī)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)字計(jì)算不同，系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)符號(hào)處理和符號(hào)操作（運(yùn)算，使定域驗(yàn)識(shí)。。2.系統(tǒng)的優(yōu)(1)高可靠性及長(zhǎng)期運(yùn)行的連續(xù)性。系統(tǒng)能夠高效率、準(zhǔn)確、周到、迅速和不知疲倦地進(jìn)行工作。(2)優(yōu)良的控制性能及性。系統(tǒng)解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)不受周圍環(huán)境的影缺的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。(3)系統(tǒng)能促進(jìn)各領(lǐng)域的發(fā)展，它使各領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)得到總結(jié)和精煉，能夠廣泛有力地的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和能力。(4)系統(tǒng)能匯集的經(jīng)驗(yàn)和更強(qiáng)的工作能力。(5)軍事系統(tǒng)的水平是一個(gè)國(guó)家國(guó)防現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。(6)系統(tǒng)的研制和應(yīng)用，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。(7)研究系統(tǒng)2.2系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)與類1.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)各組成部分的構(gòu)造方法和組織形式。據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境和所執(zhí)行任務(wù)的特點(diǎn)確定。圖2.1圖2.2圖2.3（由于每個(gè)系統(tǒng)圖2.1系統(tǒng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖2.2理想系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.系統(tǒng)的主要組成部分如下：(1)知識(shí)庫(kù)（knowledge知識(shí)庫(kù)是知識(shí)的器，用于某領(lǐng)域的專門知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和技巧，它是一個(gè)知識(shí)存儲(chǔ)器。為了建立知識(shí)庫(kù)，要解決知識(shí)獲取和知識(shí)表示問(wèn)題。知識(shí)獲取涉及知識(shí)工程師如何從那里獲得專門知識(shí)的問(wèn)題知識(shí)表示則要解決如何用計(jì)算機(jī)能夠理解的形式表達(dá)和存儲(chǔ)知識(shí)的問(wèn)題。知識(shí)是系統(tǒng)的之一(2)數(shù)據(jù)aabae） 數(shù)據(jù)庫(kù)又“黑板”、全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)或總數(shù)據(jù)庫(kù)，它用于領(lǐng)域或問(wèn)題的初始數(shù)據(jù)和推理過(guò)程中得到的中間數(shù)據(jù)（信息，即被處理對(duì)象的一些當(dāng)前事實(shí)，相當(dāng)于一個(gè)工作區(qū)。3)推理機(jī)（reasoningmache） 推理機(jī)是求解問(wèn)題的一組計(jì)算機(jī)程序，目的是控制、協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作。 推理機(jī)是系統(tǒng)的之一，它用于所采用的規(guī)則和控制策略的程序，使整個(gè)系統(tǒng)能夠以邏輯方式協(xié)調(diào)地工作。推理機(jī)能根據(jù)知識(shí)進(jìn)行推理和導(dǎo)出結(jié)論而不是簡(jiǎn)單地搜索現(xiàn)成的答案。(4)解釋（exano） 解釋器夠向用戶解釋專家系統(tǒng)的行為，包括解釋推理結(jié)論的正確性以及系統(tǒng)輸出其它候選解的原因。5知識(shí)獲?。↘nowledgeAcquistion）知識(shí)獲取實(shí)際上也是一個(gè)程序，它能修改或刪除知識(shí)庫(kù)中原完善。(6)接口（interface）接口又稱人機(jī)界面，它能夠使系統(tǒng)與用戶進(jìn)行，使用戶回答提問(wèn)，并回答用戶問(wèn)題，進(jìn)行必要的解釋。3.系統(tǒng)程序與常規(guī)的應(yīng)用程序之間的區(qū)4.系統(tǒng)的類型按照系統(tǒng)所求解問(wèn)題的性質(zhì)，可把它分為下列幾種類型(1)解釋型系統(tǒng)（expertsystemforinterpretation）解釋系統(tǒng)的任務(wù)是通過(guò)對(duì)已分析、系統(tǒng)監(jiān)視、化學(xué)結(jié)構(gòu)分析和信號(hào)解釋等。(2)型系統(tǒng)（expertsystemfor 發(fā)生的情況。系統(tǒng)的例子有氣象預(yù)報(bào)、軍事、人口、交通、經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)和谷物產(chǎn)量等。(3)型系統(tǒng)（expertsystemfordiagnosis）系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)觀察到的情況（數(shù)據(jù)）來(lái)推斷出某個(gè)對(duì)象機(jī)能失常（即故障）的原因。系統(tǒng)的例子特別多，有醫(yī)療，電子機(jī)械和故障以及材料失效等。(4)設(shè)計(jì)系統(tǒng)（expertsystemfordesign）設(shè)計(jì)系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)設(shè)計(jì)要求，求出滿足設(shè)計(jì)問(wèn)題約束的目標(biāo)配置。設(shè)計(jì)系統(tǒng)涉及電路（如數(shù)字電路和集成電路）設(shè)計(jì)、土木建筑工程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)等。(5)規(guī)劃型系（expertsystemforplanning）規(guī)劃系統(tǒng)的任務(wù)在于尋找出某個(gè)能夠達(dá)到給定目標(biāo)的動(dòng)作序列或步驟。規(guī)劃系統(tǒng)可用于機(jī)器人規(guī)劃、交通調(diào)度、工程項(xiàng)目論證、通信與軍事指揮以及農(nóng)作物施肥方案規(guī)劃等。(6)監(jiān)視型系統(tǒng)（expertsystemformonitoring）監(jiān)視系統(tǒng)的任務(wù)在于對(duì)系統(tǒng)、對(duì)象或過(guò)程的行為進(jìn)行不斷觀察，并把觀察到的行為與其應(yīng)當(dāng)具有的行為進(jìn)行比較，以發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出警報(bào)。監(jiān)視系統(tǒng)可用于核電站的安全監(jiān)視、防空監(jiān)視與警報(bào)、國(guó)家財(cái)政的、傳染病監(jiān)視及農(nóng)作物病蟲害監(jiān)視與警報(bào)等。(7)控制系統(tǒng)（expertsystemforcontrol）控制系統(tǒng)的任務(wù)是適應(yīng)地管理一個(gè)受控對(duì)象或客體的全面行為，使之滿足預(yù)期要求?？胀?、商業(yè)管理、自主機(jī)器人控制、管理、生產(chǎn)過(guò)程控制和生產(chǎn)質(zhì)量控制等都是控制系統(tǒng)的潛在應(yīng)用方面。(8)調(diào)試系統(tǒng)（expertsystemfordebugging）調(diào)試系統(tǒng)的任務(wù)是對(duì)失靈的對(duì)象給出處理意見(jiàn)和方法。調(diào)試系統(tǒng)的特點(diǎn)是同時(shí)具有規(guī)劃、設(shè)計(jì)、預(yù)報(bào)和等系統(tǒng)的功能。調(diào)試系統(tǒng)可用于新產(chǎn)品或新系統(tǒng)的調(diào)試，也可用于維修站進(jìn)行被修設(shè)備的調(diào)整、測(cè)量與試驗(yàn)。在這方面的實(shí)例還很少見(jiàn)。(9)教學(xué)型系統(tǒng)（expertsystemforinstruction）教學(xué)系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)、弱點(diǎn)和基礎(chǔ)知識(shí)，以最適當(dāng)?shù)慕贪傅暮徒虒W(xué)方法對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)和輔導(dǎo)。已經(jīng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的教學(xué)系統(tǒng)有麻省理工學(xué)院的MACSYMA符號(hào)積分與定理證明系統(tǒng)，我國(guó)一些大學(xué)開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和物理智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)以及聾啞人語(yǔ)言訓(xùn)練系統(tǒng)等。(10)修理系統(tǒng)（expertsystemforrepair）修理系統(tǒng)的任務(wù)是對(duì)發(fā)生故障的對(duì)象（系統(tǒng)或設(shè)備）進(jìn)行處理，使其恢復(fù)正常工作。修理系統(tǒng)具有、調(diào)試、計(jì)劃和執(zhí)行等功能。貝爾的ＡＣＩ和有線電視修理系統(tǒng)是修理系統(tǒng)的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。還有決策系統(tǒng)2.1.3建造系統(tǒng)的步驟與設(shè)計(jì)技建造系統(tǒng)的步驟 建立系統(tǒng)的一般步驟如下：(1)設(shè)計(jì)初始知識(shí)庫(kù)。知識(shí)庫(kù)的設(shè)計(jì)是建立系統(tǒng)最重要和最艱巨的任務(wù)。初始知識(shí)庫(kù)的設(shè)計(jì)包括：(a)問(wèn)題知識(shí)化，即辨別所研究問(wèn)題的實(shí)些典型數(shù)據(jù)等。(b)知識(shí)概念化，即概括知識(shí)表示所需要的關(guān)鍵概念及其關(guān)系，如數(shù)據(jù)類型、已知條件（狀態(tài)）和目標(biāo)（狀態(tài)、假設(shè)以及控制策略等。(c)概念形程模型和數(shù)據(jù)特性等。(d)形式規(guī)則化，即編制規(guī)則、把形式化了的知識(shí)變換為由編程語(yǔ)言表示的可供計(jì)算機(jī)執(zhí)行的語(yǔ)句和程序。(e)規(guī)則合法化即確認(rèn)規(guī)則化了知識(shí)的合理性，檢驗(yàn)規(guī)則的有效性。(2)原型機(jī)（prototype）的開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)。 有關(guān)的足夠簡(jiǎn)單的任務(wù)和推理過(guò)程。(3)知識(shí)庫(kù)的改進(jìn)與歸納。 系統(tǒng)的這種設(shè)計(jì)與建立步驟，如圖2.4圖2.4建造系統(tǒng)的步系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技巧對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的唯一重要的建議是盡早地建立系統(tǒng)提取的知識(shí)，把它表示成適合于計(jì)算機(jī)的形式。一些對(duì)指導(dǎo)建立初始的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有用的準(zhǔn)則。這些準(zhǔn)則有：(1)設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，首先集中精力研究一小部分假設(shè)，以及隨之部分結(jié)論，只取那些確實(shí)的觀察和肯定的規(guī)則。(2)挑選那些最有利于區(qū)別各個(gè)假設(shè)的觀測(cè)。也就是說(shuō)，應(yīng)用這些觀測(cè)可以把各種假設(shè)完全區(qū)分開(kāi)來(lái)。(3)在很多情況下，為得設(shè)所需的數(shù)量最少的觀測(cè)組合開(kāi)始。(4)把那些并不具有很強(qiáng)的或區(qū)別能力的觀測(cè)組合起來(lái)，以便通過(guò)觀測(cè)或結(jié)論之間的依賴關(guān)系來(lái)改善這些觀測(cè)的區(qū)別能力。(5)間假設(shè)。引入中間假設(shè)的目的是為了減少規(guī)則數(shù)量和簡(jiǎn)化推理過(guò)程。(6)以各種事例來(lái)試生正錯(cuò)誤。修改系統(tǒng)后要檢驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)這些事例產(chǎn)生的結(jié)果以及系統(tǒng)的這些個(gè)性對(duì)其它事例的影2.1.4新型系新型系統(tǒng)的特征(1)并行技術(shù)與分布處理基于各種并行算法，采用各種并行推理處理。系統(tǒng)的分布處理特征要求系統(tǒng)做到功能合理均衡地分布，以及知識(shí)和數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)胤植?，著眼點(diǎn)主要在于提高系統(tǒng)的處理效率和可靠性等。(2)多系統(tǒng)協(xié)同工作為了拓廣系統(tǒng)解決問(wèn)題的領(lǐng)域或使一些互相關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域能用一個(gè)系統(tǒng)來(lái)解題，提出了疊代求得某種“穩(wěn)定”狀態(tài)。多系統(tǒng)的協(xié)同合作自然也可在分布的環(huán)境中工作，但其著眼點(diǎn)主要在于通過(guò)多個(gè)子系統(tǒng)協(xié)同工作擴(kuò)大整體系統(tǒng)的解題能，力，而不像分布處理特征那樣主要是為了提高系統(tǒng)的處理效率。(3)高級(jí)語(yǔ)言和知識(shí)語(yǔ)言描述 為了建立系統(tǒng)，知識(shí)工程師只需用一種高級(jí)系統(tǒng)描述語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能性能以及接口描述并用知識(shí)表示語(yǔ)言描述領(lǐng)域知識(shí)系統(tǒng)生成系統(tǒng)就能自動(dòng)或半自動(dòng)地生成所需要的系統(tǒng)來(lái)這些包括自動(dòng)或半自動(dòng)地選擇或綜合出一種合適的知識(shí)表示模式把描述的知識(shí)形成一個(gè)知識(shí)庫(kù)并隨之形成相應(yīng)的推理執(zhí)行機(jī)構(gòu)解釋機(jī)構(gòu)用戶接口以及學(xué)習(xí)模塊等(4)具有功能 新型系統(tǒng)應(yīng)提供高級(jí)的知識(shí)獲取與學(xué)習(xí)功能應(yīng)提供合的知識(shí)抽取工具從而對(duì)知識(shí)獲取這個(gè)“瓶頸”題有所突破這種系統(tǒng)應(yīng)該能根據(jù)知識(shí)庫(kù)中已有的知識(shí)和用戶對(duì)系統(tǒng)提問(wèn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)答，進(jìn)行推理以獲得新知識(shí)總結(jié)新經(jīng)驗(yàn)從而不斷擴(kuò)充知識(shí)庫(kù)這即所謂習(xí)機(jī)制。(5)引入新推理機(jī)制 現(xiàn)存的大部分系統(tǒng)只能作演繹推理在新一代系統(tǒng)中除演繹推理之外還應(yīng)有歸納推理（包括聯(lián)想、類比等推理，各種非標(biāo)準(zhǔn)邏輯推理（例如非單調(diào)邏輯推理、邏輯推理等以及各種基于不完全知識(shí)與模糊知識(shí)的推理等等在推理機(jī)制上應(yīng)有一個(gè)突破(6)具有自糾錯(cuò)和自完善能力 自動(dòng)排錯(cuò)和自我完善功能是新型系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的又一個(gè)追求的目標(biāo)。為了排錯(cuò)必須首先有識(shí)別錯(cuò)誤的能力，為了完善必須首先有鑒別優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)有了這種功能和上述的學(xué)習(xí)功能后系統(tǒng)就會(huì)隨著時(shí)間的推移通過(guò)反復(fù)的運(yùn)行不斷地修正錯(cuò)誤不斷完善自身并使知識(shí)越來(lái)越豐富不過(guò)實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)的難度很大估計(jì)不會(huì)在近期內(nèi)實(shí)現(xiàn)。(7)先進(jìn)的智人機(jī)接口 理解自然言，實(shí)現(xiàn)聲、文字圖形和圖象的直接輸入輸出是如今人們對(duì)智能計(jì)算機(jī)要求也是對(duì)新型系統(tǒng)的重要期望這一方面需要硬件的有力支持另一方面應(yīng)該看到先進(jìn)的技術(shù)將使智能接口的實(shí)現(xiàn)大放異彩。，2.2控制系定義：應(yīng)用系統(tǒng)概念和技術(shù)，模擬人類的控制知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)而建造的控制系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng)?；蛴孟到y(tǒng)作控制器的系統(tǒng)稱為控制系統(tǒng)。系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的差別(1)系統(tǒng)只對(duì)專門領(lǐng)域的問(wèn)題完成咨詢作用，協(xié)助用戶進(jìn)行工作。系統(tǒng)的推理是以知識(shí)為基礎(chǔ)的，其推理結(jié)果為知識(shí)項(xiàng)、新知識(shí)項(xiàng)或?qū)υR(shí)項(xiàng)的變更知識(shí)項(xiàng)?？刂葡到y(tǒng)需要獨(dú)立和自動(dòng)地對(duì)控制作用做出決策，其推理結(jié)果可為變更的知識(shí)項(xiàng)，或且為啟動(dòng)（執(zhí)行）某些解析算法。(2)系統(tǒng)通常以離線方式工作；而控制系統(tǒng)需要獲取動(dòng)態(tài)信息，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。2.2.1控制系統(tǒng)的控制要求與設(shè)計(jì)原1.控制系統(tǒng)的控制要求(1)可靠性高 對(duì)于些特別的裝置或系統(tǒng)如果不采用控制器來(lái)取代常規(guī)控制器那么整個(gè)控制系統(tǒng)將變得非常復(fù)雜尤其是其硬件結(jié)構(gòu)其結(jié)果使系統(tǒng)的可靠性大為下降因此對(duì)控制器提出較高的運(yùn)行可靠性要求它通常具有方便的能力。(2)策能力強(qiáng) 決策是于知識(shí)的控制系統(tǒng)的關(guān)鍵能力之一大多數(shù)控制系統(tǒng)要求具有不同水平的決策能力控制系統(tǒng)能夠處理不確定性、不完全性和不精確性之類的問(wèn)題，這些問(wèn)題難以用常規(guī)控制方法解決。(3)應(yīng)用通用性好應(yīng)用的通用性包括易于開(kāi)發(fā)、示例多樣性、便于混合知識(shí)表示、全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的活動(dòng)維數(shù)、基本硬件的機(jī)動(dòng)性多種推理機(jī)（如假想推理非單調(diào)推理和近似推理以及開(kāi)放式的可擴(kuò)充結(jié)構(gòu)等。 (4)控制處理的靈活性 個(gè)原則包括控制策略的靈活性、數(shù)據(jù)管理的靈活性經(jīng)驗(yàn)表示的靈活性解釋說(shuō)明的靈活性模式匹配的靈活性以及過(guò)程連接的靈活性等。(5)人能力 控制系統(tǒng)的控制水平必須達(dá)到人類的水準(zhǔn)。2.控制器的設(shè)計(jì)原則(1)模型描述的多樣性所謂模型描述的多樣性原則是指析模型。(2)處理的靈巧性智能控制系統(tǒng)的重要特征之一就是能夠以有用的方式來(lái)(3)控制策略的靈活性控制策略的靈活性是設(shè)計(jì)式控制器所應(yīng)遵循的一條重要原則。良的控制品質(zhì)。(4)決策機(jī)構(gòu)的遞階性人的神經(jīng)系統(tǒng)是由大腦、小腦、腦干、背髓組成的一個(gè)分層遞階決策系統(tǒng)。以仿智為的智能控制，其控制器的設(shè)計(jì)必然要體現(xiàn)分層遞階的原則，即根據(jù)智能水平的不同層次構(gòu)成分級(jí)遞階的決策機(jī)構(gòu)。(5)推理與決策的實(shí)時(shí)性對(duì)設(shè)計(jì)用于工業(yè)過(guò)程的式控制器，這一原則必不可少。要求知識(shí)庫(kù)的規(guī)模不宜過(guò)大，2.2.2控制系統(tǒng)的結(jié) 圖2.5給出一種一般控制器的框圖?？刂破鳎‥C）的基礎(chǔ)是知識(shí)庫(kù)（KB。 圖2.5工業(yè)控制器簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)控制規(guī)則集（ＣＲＳ）是對(duì)受控過(guò)程的各種控制模式和經(jīng)驗(yàn)的歸納和總結(jié)。特征識(shí)與加工，為控制決策和學(xué)習(xí)適應(yīng)提供依據(jù)?？刂破鞯妮斎爰癁椋篍=(R,e,Y,U) e=R–Y式中，Ｒ為參考控制輸入，ｅ為誤差信號(hào)，Ｙ為受控輸出，2.控制系統(tǒng)的特點(diǎn)（P29）（1）高可靠性及長(zhǎng)期運(yùn)行的連續(xù)性（2）優(yōu)良的控制性能及性（3）控制的實(shí)時(shí)性（4）使用的靈活性及的方便性3.控制系統(tǒng)的類按照系統(tǒng)的作用機(jī)理來(lái)分控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型有直接控制系統(tǒng)和間接控制系統(tǒng)。（1）直接控制系統(tǒng)控制器有時(shí)又稱為基于知識(shí)控制器。以基于知識(shí)控制兩種。在直接控制系統(tǒng)中，控制器向系統(tǒng)提供控制信號(hào)，并直接對(duì)受控過(guò)程產(chǎn)生作用，如圖2.6（ａ）所示。圖2.6所示系統(tǒng)是直接控制系統(tǒng)的一個(gè)例子。（2）間接控制系統(tǒng)在間接控制系統(tǒng)中，控制器間接地對(duì)受控過(guò)程產(chǎn)生作用，如圖2.6（ｂ）所示。間接控制系統(tǒng)又可稱為式控制系統(tǒng)或參數(shù)自適應(yīng)控制系統(tǒng)。圖2.6直接(a)和間接(b)兩種控制系主要區(qū)別。上述兩種控制系統(tǒng)的主要區(qū)別是在知識(shí)的設(shè)計(jì)目標(biāo)上:直接控制系統(tǒng)的規(guī)則和機(jī)器規(guī)則。訓(xùn)練規(guī)則由一系列產(chǎn)生式規(guī)則組成，它們把控制誤差直接為受控對(duì)現(xiàn)機(jī)器的學(xué)習(xí)過(guò)程。在間接系統(tǒng)中，智能（基于知識(shí)）控制器用于調(diào)整常規(guī)控制器的參數(shù)，受控對(duì)象的某些特征，如超調(diào)、上升時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間等，然后擬定校正Ｐ2.2.3實(shí)時(shí)控制系過(guò)程控制。其中，大部分涉及和故障。實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與要定義2.3如果一個(gè)控制系統(tǒng)：(1)對(duì)受控過(guò)程預(yù)定的足夠快的實(shí)時(shí)行為；(2)具實(shí)時(shí)系統(tǒng)與非實(shí)時(shí)系統(tǒng)（如醫(yī)療系統(tǒng)）的根本區(qū)別：實(shí)時(shí)系統(tǒng)具有與外部環(huán)境及下一個(gè)合乎邏輯的步驟。實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)能夠在廣泛范圍內(nèi)代替或幫助操作進(jìn)行工環(huán)境，是能夠從實(shí)時(shí)系統(tǒng)受惠的領(lǐng)域。按照系統(tǒng)的控制機(jī)理，又可把控制系統(tǒng)分為直接系統(tǒng)和間接控制系統(tǒng)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)在控制上的集成，即建立實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。大多數(shù)第2章智能控制的知識(shí)工程基礎(chǔ)一知識(shí)（Knowledge）的基本概念知識(shí)的基本定義在一起。人們把相關(guān)信息關(guān)聯(lián)在一起所形成的信息結(jié)構(gòu)。信息的關(guān)聯(lián)形成：“IF---THEN---”結(jié)知識(shí)的分（1）按知識(shí)的使用范圍分：有共性知識(shí)（常用知識(shí)）（領(lǐng)域知知識(shí)，是專業(yè)性的知識(shí)（2）按知識(shí)的功能分：有事實(shí)性知識(shí)、過(guò)程性知識(shí)和控制性知識(shí)——是用于描述領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)概念、事實(shí)、事物的屬性、狀態(tài)等?！襁^(guò)程性——是用于描述做某件事的過(guò)程，由問(wèn)題領(lǐng)域內(nèi)的規(guī)則、定理、定律及經(jīng)驗(yàn)構(gòu)成?！裰R(shí)的確定性分：有確定性知識(shí)和不確定性知識(shí)●確定性知識(shí)——是可其“真”或“假”——是一種形象思維，通過(guò)事物的形象建立起來(lái)二.知識(shí)的表示知識(shí)表示法又稱知識(shí)表示模型或知識(shí)表示技術(shù)。每一種表示方法是一 符號(hào)模型的約定，它將人類知識(shí)通過(guò)一個(gè)符號(hào)模型到計(jì)算機(jī)中。知識(shí)表示的方法：（P15（1）邏輯表示法。（P16例2.1.1等）（2）語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法。（P17 圖2-4等（3）產(chǎn)生式表示法。（P18“IF---THEN---” 結(jié)構(gòu)）（4）框架表示法。（P19“框架名---槽名---側(cè)面名---值---”結(jié)構(gòu)。）（5）過(guò)程表示法。（P20）三.知識(shí)的獲?。↘nowledgeAcquisition）2 獲取途徑有非自動(dòng)知識(shí)獲取和自動(dòng)知識(shí)獲取 自動(dòng)知識(shí)獲取主要是通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，把人類知識(shí)建立成知識(shí)庫(kù)的過(guò)程。3、獲取方法 圖 領(lǐng)域?qū)＜一颦h(huán)2、學(xué)習(xí)及

圖 全自動(dòng)知識(shí)獲取 能從某個(gè)過(guò)程或環(huán)境的未知特征中圖 學(xué)習(xí)系統(tǒng)的基本模3、學(xué)習(xí)系統(tǒng)的分類：（1）機(jī)械式學(xué)習(xí)系統(tǒng)；（2）類比式學(xué)習(xí)系統(tǒng)；（3）示例式學(xué)習(xí)系統(tǒng)四.知識(shí)的處理推理方式：（1）演繹推理（2）歸納推理（3）非單調(diào)推理（P35） 8.18.1. 1以．至今尚無(wú)關(guān)千學(xué)習(xí)的定學(xué)習(xí)系統(tǒng)(le叩ingsyste01)是一個(gè)能夠?qū)W習(xí)有關(guān)過(guò)程戶，＂上U尸．分已戶，＂上U尸．分已'L 為什么要研究學(xué)習(xí)控8.學(xué)習(xí)控制的發(fā)8.學(xué)習(xí)控制的發(fā)S“'適應(yīng)和習(xí)等方法。偽山于1978年首先提出重復(fù)學(xué)習(xí)控制方它工學(xué)習(xí)控切貶還E盧＇4章模糊控制數(shù)學(xué)二、模糊控制的一些1、傳統(tǒng)控制器與模糊控制器設(shè)計(jì)方法PID參數(shù)設(shè)定依賴于操作者的經(jīng)驗(yàn)。而模糊控制器參數(shù)或控制輸出技巧的色彩；（2）三、模糊控制的特點(diǎn)(1)無(wú)需知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型(2)是一種反映人類智慧思維的智能一、一般（經(jīng)典）集合的大寫英文字母如：U表示。xU表示元素（）x在集合論域U內(nèi)5種不同的方式來(lái)表示：1)列舉法：將集合的全部元素列出的方法。2)定義法（描述法)：把滿足要求的條件列出或用集合中元素的共性來(lái)描述集合的方法。3)歸納法：通過(guò)屬度(Degreeofmembership)01之間連續(xù)變化的值。)2-2UU中的模糊冪集，記作：F(U)={A|A:U[0,1]}對(duì)于任一uU,若A=0，則稱A為空集；若A=1,則稱A=U為全集。則稱B=A,記作：B=A。2-4并：并(AB)的隸屬函數(shù)ABuUAB 2-5交：交(AB)的隸屬函數(shù)ABuUAB 定義2-6補(bǔ)：模糊集合A的補(bǔ)隸屬函數(shù)?對(duì)所有的uU被逐點(diǎn)定義為 =1- 設(shè)論域U={u1,u2,u3,u4,u5}中的兩個(gè)模糊子 A0.60.510.4 B0.4 AB0.60.3 0.60.610.4 AB0.60.3 0.4三、隸屬函數(shù)的建 象具有”模糊性”和經(jīng)驗(yàn)性,因此找到一種的隸屬度計(jì)算方法是不現(xiàn)實(shí)的.確定隸屬函數(shù)應(yīng)遵循的一些基本原則:(1)表示隸屬函數(shù)的模糊集合必須是凸模糊集從最大隸屬度函數(shù)點(diǎn)向兩邊延伸時(shí),其隸屬函數(shù)的值是必須是單調(diào)遞減的,而不允許有波浪形.。形象地講,要求隸屬函數(shù)呈單峰饅頭形,即模糊集合是凸模糊集合.(2)(3)1、模糊統(tǒng)計(jì)法Uv0是否屬于一個(gè)可變動(dòng)的A。2、例證法從已知有限個(gè)AU上的模糊子集A的隸屬函數(shù)。3、經(jīng)驗(yàn)法根據(jù)的經(jīng)驗(yàn)對(duì)每一現(xiàn)象產(chǎn)生的各種結(jié)果的可能性程度，來(lái)決定其隸屬度函數(shù)。4、二元對(duì)比排序法通過(guò)對(duì)多個(gè)事物之間的兩兩對(duì)比，來(lái)確設(shè)論域U中的一對(duì)元素(v1,v2)v1v2的二元對(duì)比中，v1表示v2gv1(v2)0gv2(v1)10gv1(v2) gv2(v1

v1 (v),g (v),

v1(v2g(vivjij=1,2)g(vivj1i=jG

g(v1/v2g(v/v

n g(v/v g(v/v

v g(v/v

n

g(v/v g(v/v n G=g(v3/v1 g(v3/v2 g(v3/vn)g(v/v g(v/v g(v/v 例2-4設(shè)論域U={v1,v2,v3,v0},其中v1表示長(zhǎng)子；其中v2表示次子；其中v1表示；其中v0表示父親。長(zhǎng)子和次子與父親的相似程度：長(zhǎng)子：0.8次子：0.5次子和與父親的相似程度：次子：0.4：0.7長(zhǎng)子和與父親的相似程度：長(zhǎng)子：0.5次子：0.3二元對(duì)比關(guān)系：(gv2(v1),gv1(v2))=(0.8,0.5) ；gv1(v1)=1；(gv3(v2),gv2(v3))=(0.4,0.7)；gv2(v2)=1；(gv3(v1),gv1(v3))=(0.5,0.3)；gv3(v3)=1計(jì)算相及矩陣G,g(v/v) gvj(vi max(g(v),g(v G= g(v/v g(v/v)

1 g(v2/v1 g(v2/v3

5/8 4/= g(v/v g(v/v 3/5 1 次子最不象0.57。強(qiáng)截集、的核、正規(guī)模糊集分解定理可以使模糊集合用普通集合表示；擴(kuò)張?jiān)砜梢詫⑵胀现械臄?shù)學(xué)方法擴(kuò)展到模糊集合中去。分解定理表明：模糊集合是由一個(gè)普通集合簇組成的，也即，模糊集合可以不通過(guò)隸屬函數(shù)而截集的概念來(lái)描述，這就建立了模糊集合與普通集合的關(guān)4.6模糊關(guān)系與模糊矩例4.6.6某藝術(shù)學(xué)院招生，對(duì)考生所需的素質(zhì)有：{歌舞，表演，外在}。對(duì)各種素質(zhì)的評(píng)語(yǔ)分為四個(gè)等級(jí){好，較好，一般，差}。某學(xué)生表演完畢后，評(píng)委對(duì)其評(píng)價(jià)為：如學(xué)生培養(yǎng)為演員的潛質(zhì)，則對(duì)表演的要求較高，其它較低。定義模糊集為好較一差歌好較一差歌表外試根據(jù)模糊變換來(lái)得到評(píng)對(duì)該學(xué)生培養(yǎng)為演員的最終結(jié)論第6 遺傳算遺傳算法（GA，GeneticAlgorithms）是一種基于自然選擇和遺傳學(xué)原理的優(yōu)化搜索方法。它是John.H.Holland根據(jù)