智能控制第章-递阶智能系统PPT只是分享

2020/6/27
上海工程技术大学机械学院
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5、机器记忆交换
机器记忆交换（MME） 是对组织级的长期存 储器进行信息检索、储存和更新。检索是在 机器推理和机器规划期间进行的，而储存和 更新是在机器决策和需求工作被实际执行之 后进行的。
以上5种功能，前3种功能与自顶向下的局部 目标有关，而后2种功能与自底向上的局部目 标有关。
递阶智能控制理论归纳如下：
智能控制理论可被假定为寻求某个系统正确 的决策与控制序列的数学问题，该系统在结 构上遵循精度随智能降低而提高（IPDI）的 原理，而所求得序列能够使系统的总熵为最 小。
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执行级
也称运行控制级，直接作用于局部过程并完成子任务。
该级特点：高精度执行局部任务，无需更多智能。
三个迭代层的结构模型描述各个硬件单元，包括用于存储暂 时和永久信息的专用存储器，存储各种概率、值和终端装置 信息的存储器，以及分别用于每层的其它专用硬件单元。
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一、组织级原理和结构
1、机器推理
机器推理（MR） 是编译输入指令，与相关活动集 、 产生式规则以及构成系统推理机的程序之总合。
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3、机器决策
机器决策（MDM） 是在最大的相关成功概率中选择 完备的和可兼容的有序活动。
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4、机器学习和反馈
机器学习与反馈（MLF） 是对不同的单一的 和派生的值函数进行计算，这些函数与执行 需求工作有关，并通过学习算法更新各个概 率。在完成所需工作和从低层至高层选择反 馈的通讯之后，机器反馈功能就被执行了。
智能控制第章-递阶智能系统 PPT
2.2 递阶智能机器的一般结构
递阶智能机器的级联结构
系统把定性的用户指令变换为一个物理操作序列。系统的输
出是通过一组施于驱动器的具体指令来实现的。一旦接收到 初始用户指令，系统就产生操作，这一操作是由一组与环境 交互作用的传感器的输入信息决定的。这些外部和内部传感 器提供工作空间环境（外部）和每个子系统状况（内部）的 监控信息；对于机器人系统，子系统状况，有位置、速度和 加速度等。智能机器融合这些信息，并从中选择操作方案。
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2、协调级
协调级是上（组织）级和下（执行）级间的接口，承上启下， 并由人工智能和运筹学共同作用。协调级借助于产生一个适 当的子任务序列来执行原指令，处理实时信息。这涉及短期 存储器（如缓冲器）内决策与学习的协调。
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可采用常规的最优控制方法。
递阶智能控制通常用熵进行总体评估，故需将最优 控制描述转化为用熵函数(一般指Jaynes最大熵函数) 描述。
理论研究表明：这两种描述的实质是一致的，即： 对于某个具体选择的控制，其反馈控制问题的(最优) 平均性能测度等价于系统的Jaynes最大熵函数，最 优控制对应于熵函数最小。
①对于给定的外部命令和任务，设法找到 能够完成该任务的、 所有可能的子任务 (或动作)组合；
②选择最有利的子 任务组合作为进一步 的控制要求送到协调 级，通过协调处理，将具体的动作要求送至执行级完成所要 求的任务；
③ 对任务执行的结果进行性能评价，并将评价结果逐级向上反 馈，同时对以前存储的知识信息加以修改，起到学习的作用。
所有协调器必须在分配器的统一管理下协同 工作；
协调器与分配器结构形式相同，但所处位置 不同。
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3、执行级（Execution level）
执行级是递阶智能控制的最底层，要求具有 较高的精度但较低的智能；它按控制论进行 控制，对相关过程执行适当的控制作用。
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二、协调级原理和结构
协调级由不同的协调器组成， 每个协调器由微型计算机来 实现。图给出协调级结构的 一个候选框图。一旦由组织 级产生和选择的最好任务序 列（完备规划）被送到协调 级，就提供了全部必要的细 节，成功地执行了所选规划。 在有可能达到最小时间性能 指标的地方，执行并行任务。 该结构在横向上能够通过分 配器实现各协调器间的数据 共享。
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1、组织级
根据贮存在长期存储内的本原数据集合，组织器能够组织绝 对动作、一般任务和规则的序列。换句话说，组织器作为推 理机的规则发生器，处理高层信息，用于机器推理、规划、 决策、学习（反馈）和记忆操作
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组织级
组织级
控制步骤，并为组织级产生反馈； ③学习：根据任务执行取得的经验，减小决策过程的不确定性，
改进任务执行的能力。
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协调器
将面向协调器的控制行动序列翻译为面向执 行级的实时操作序列，并连同相关的数据一 起送至具体的装置。任务执行完成后，负责 向分配器报告执行的结果。
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分配器
从组织级来的命令体现为基元事件的组合，首先传到协调级中 的分配器，分配器根据当前工作状态，将组织级送来的基元 事件序列翻译为面向协调器的控制行动序列，然后在合适的 时候将它们送至相应的协调器。任务执行完毕后，分配器还 负责向组织级传送反馈信息。具体功能：
①通信：向上层组织级和下层协调器发送和接收信息； ②任务处理：识别要执行的任务，为相应的协调器选择合适的
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பைடு நூலகம்
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2、机器规划
机器规划（MP） 是执行预定工作所需要的完备的和可兼容 的有序活动之形式化表示。机器规划包含对主动非重复本原 活动事件进行排序，拒绝非兼容有序活动，在可兼容有序非 重复事件的信息串中插入重复事件的有效序列，检查全部规 划的完整性和组织情况。
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2.2 递阶智能系统的原理和结构
根据IPDI原理，可把递阶智能控制系统分为几个子系统，全 部子系统连成树状结构，形成多层递阶模型。
为了实现递阶智能控制算法，需要一些特别简单的结构。专 用硬件被装入组织级和协调级以便于系统的更新；更新内容 涉及各个独立单元和派生单元现存的值、概率分布函数以及 与具体规划有关的知识库。更新跟随规划的执行，并且采用 自底向上的方法完成：与底层有关的值和概率首先被更新， 接着再进行高层的更新。知识库的完全更新也被同时执行。