智能控制技術(shù)及其應(yīng)用

智能控制技術(shù)及其應(yīng)用主講:張明路教授、博士生導(dǎo)師2002.11.10控制的發(fā)展經(jīng)典控制：奠基人：H.Nyquist，1932年由反饋放大器發(fā)展而來(lái)，60年代末，已經(jīng)成熟。主要研究：適用于SISO常系數(shù)線(xiàn)性系統(tǒng)。模型：傳遞函數(shù)。主要貢獻(xiàn)：PID調(diào)節(jié)器手動(dòng)控制經(jīng)典控制現(xiàn)代控制智能控制控制的發(fā)展

現(xiàn)代控制：奠基人：Belman（動(dòng)態(tài)規(guī)劃）,Kalman（Kalman濾波、估計(jì)理論），80年代形成系統(tǒng)的現(xiàn)代控制理論體系。主要研究：適用于MIMO線(xiàn)性系統(tǒng)。模型：狀態(tài)空間描述。主要貢獻(xiàn)：最優(yōu)控制、系統(tǒng)辨識(shí)、最優(yōu)估計(jì)、自適應(yīng)控制控制的發(fā)展大腦眼等器官控制對(duì)象手傳感器控制對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器智能控制的主要特點(diǎn)及發(fā)展過(guò)程傳統(tǒng)控制：定義：經(jīng)典控制與現(xiàn)代控制的統(tǒng)稱(chēng)。特點(diǎn)：Model-basedcontrol.智能控制：?jiǎn)栴}的提出：

*模型的不確定性*高度的非線(xiàn)性*控制的復(fù)雜性智能控制的主要特點(diǎn)及發(fā)展過(guò)程智能控制：主要貢獻(xiàn)者：

*K.S.Fu:人機(jī)共棲的智能控制系統(tǒng)

Free-Person自主控制系統(tǒng)*Saridis:分層遞階智能控制系統(tǒng)（右圖）：*K.J.Astrom:將專(zhuān)家系統(tǒng)引入智能控制系統(tǒng)。組織級(jí)協(xié)調(diào)級(jí)執(zhí)行級(jí)對(duì)象識(shí)別智能控制的主要特點(diǎn)及發(fā)展過(guò)程智能控制：定義：*

感性定義：模擬人的邏輯（抽象）、直覺(jué)（形象）、頓悟（靈感）思維。*過(guò)程定義：從控制的三要素出發(fā)，具有智能信息處理、智能反饋、智能決策的控制方式。智能信息處理？智能反饋？智能決策？智能控制的主要內(nèi)容神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制物元分析與可拓集合理論混沌論遺傳算法智能控制與傳統(tǒng)控制的主要區(qū)別處理問(wèn)題的能力控制模型核心內(nèi)容解決對(duì)象智能控制的主要內(nèi)涵模糊控制量的概念：主要解決的問(wèn)題：將二值邏輯推廣到多值邏輯，解決事物本身的模糊性。智能控制的主要內(nèi)涵模糊控制解決方法：TheanticipantvalueA/DCalculatingcontrolvariable

FuzzyficationRulesoffuzzycontrolFuzzyreasoning

DefuzzyficationD/AExecutivemachineObjectundercontrol

TransducerFuzzycontroller智能控制的主要內(nèi)涵神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)元模型：多輸入單輸出的非線(xiàn)性的信息處理單元。...yΣω2ω1ωnX1X2XnfθX0=1智能控制的主要內(nèi)涵神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制主要解決的問(wèn)題通過(guò)對(duì)信息的時(shí)間和空間上處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的自組織、自學(xué)習(xí)、自聯(lián)想等功能。解決問(wèn)題的方法：利用多個(gè)神經(jīng)元組成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)事物的聯(lián)想與識(shí)別。..................X1XnXi1mi1jn1krYnYjY1ωikωkj輸入層輸出層隱含層智能控制的主要內(nèi)涵混沌控制混沌：世界中的混亂、無(wú)秩序的現(xiàn)象。主要研究的問(wèn)題：從混沌現(xiàn)象中，通過(guò)自組織產(chǎn)生有序規(guī)律。如蝴蝶效應(yīng)。遺傳算法下面舉例說(shuō)明——求智能控制的主要內(nèi)涵初始群體的生成與編碼12346213800110000100110101000適應(yīng)度檢測(cè)f(x)=x236416964選擇（計(jì)算選擇概率）Ps=fi/(∑f)0.1320.0150.620.23賭輪計(jì)數(shù)1021復(fù)制00110011010110101000配對(duì)1-22-13-44-3交叉位置3322001|10011|0101|10101|000子代00101011100100001101514813…………………………智能控制技術(shù)

在移動(dòng)機(jī)器人中的應(yīng)用所采用的傳感器超聲傳感器視覺(jué)傳感器位移傳感器速度傳感器紅外傳感器環(huán)境識(shí)別避障路徑或目標(biāo)跟蹤定位系統(tǒng)技術(shù)集成---自主決策技術(shù)公共安全機(jī)器人系統(tǒng)“911”以來(lái)，各國(guó)更加強(qiáng)了對(duì)安全與反恐機(jī)器人的研制工作。其中，美國(guó)處于領(lǐng)先地位。在美國(guó)，軍方選擇了iRobot公司的Packbot和Foster-Miller公司的Talon作為目前反恐機(jī)器人的主流產(chǎn)品，共訂購(gòu)了兩家公司價(jià)值2.64億美元的機(jī)器人。公共安全機(jī)器人技術(shù)方向1、模塊化：機(jī)械上、電子上、軟件上模塊化。不同功能的機(jī)器人可以由不同的模塊組成；2、機(jī)器人的智能最為實(shí)用的半自主和半遙控模式；3、開(kāi)發(fā)機(jī)器人的專(zhuān)用開(kāi)放式主板：基于多CPU的專(zhuān)用主板；4、開(kāi)發(fā)一個(gè)開(kāi)放式的通用軟件平臺(tái)：最重要，類(lèi)似人的大腦；5、致力于公共安全機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)的建立：標(biāo)準(zhǔn)必須是通過(guò)產(chǎn)業(yè)來(lái)牽引的。五公斤級(jí)系列160公斤級(jí)便攜式的車(chē)體檢測(cè)固定的多自由度云臺(tái)立體公共安全機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例HEBUT-1智能移動(dòng)機(jī)器人圖5.13移動(dòng)機(jī)器人跟蹤實(shí)驗(yàn)Fig5.13Mobilerobottracking圖5.13移動(dòng)機(jī)器人跟蹤實(shí)驗(yàn)Fig5.13Mobilerobottracking移動(dòng)機(jī)器人無(wú)沖突運(yùn)行實(shí)驗(yàn)Mobilerobotmovingwithoutcollision移動(dòng)機(jī)器人跟蹤實(shí)驗(yàn)Mobilerobottracking移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例全方位轉(zhuǎn)向移動(dòng)機(jī)器人試驗(yàn)平臺(tái)移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例核廢料探測(cè)機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例小型三輪移動(dòng)機(jī)器人試驗(yàn)平臺(tái)移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例多機(jī)器人協(xié)調(diào)控制移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例三輪移動(dòng)機(jī)器人協(xié)調(diào)技術(shù)試驗(yàn)平臺(tái)移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例智能輪椅無(wú)人駕駛自主車(chē)輛移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例無(wú)人駕駛自主車(chē)輛移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例日本火星探測(cè)機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例美國(guó)火星探測(cè)機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例“先驅(qū)者”賽車(chē)移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例無(wú)人駕駛振動(dòng)式壓路機(jī)移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例Wheeledandtrackedremote-controlledplatforms（法國(guó)）移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例Vigiland

ObservationandSurveillanceMobileRobot移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例REX

Inspection&MaintenanceofMainSewers移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例“土撥鼠”（右）和“野?！保ㄗ螅┡疟瑱C(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例我國(guó)研制的排爆機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例德國(guó)的排爆機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例危險(xiǎn)場(chǎng)合下的排爆機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例Inspectionandmaintancerobotfornuclearindoorenvironments移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例危險(xiǎn)環(huán)境下的清理機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例昆蟲(chóng)機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例昆蟲(chóng)機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例寵物機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例機(jī)器狗移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例“先行者”類(lèi)人型機(jī)器人智能空間智能空間（SmartSpace）是一個(gè)嵌入了計(jì)算、信息設(shè)備和多模態(tài)的傳感裝置的工作空間，其目的是使用戶(hù)能非常方便地訪(fǎng)問(wèn)其中的信息、獲得計(jì)算機(jī)的服務(wù)，從而高效地進(jìn)行單獨(dú)工作和與他人協(xié)同工作。智能空間的應(yīng)用價(jià)值目前還可以直接體現(xiàn)在它的具體用途上，如智能會(huì)議室、作戰(zhàn)指揮室、智能教室、能照料人的智能家居等。智能空間應(yīng)用構(gòu)思網(wǎng)絡(luò)保健醫(yī)生室內(nèi)定位系統(tǒng)家庭衛(wèi)士網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人光環(huán)境交互系統(tǒng)主題：BetterIntelligenceBetterLife家庭網(wǎng)絡(luò)保健系統(tǒng)a)組成：建立開(kāi)放式架構(gòu)的家庭保健醫(yī)生智能機(jī)器人平臺(tái)；b)性能：對(duì)人體的健康狀況進(jìn)行監(jiān)督，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)化的健康保健數(shù)據(jù)中心，記錄人每天的健康數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察和處理，可以將醫(yī)生的建議和忠告反饋給用戶(hù)，并對(duì)健康進(jìn)行預(yù)警。C）主要參數(shù)：測(cè)量人體溫度、血壓、脈搏、心電圖；結(jié)合人體重量等參數(shù)分析人體的水平衡狀態(tài)；家庭衛(wèi)士網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人a)組成：2輪差動(dòng)的類(lèi)人形移