智能控制概论

• 开环与闭环 • 大系统与小系统 • 最优与满意 • 精确与模糊 • 可靠与成本 • 理论与实践 • 理想与现实 • 机器与人
•科学与技术 •有意义与高精度 •嵌入式与网络化 •万金油与专业技能 •经典与现代 •模拟与离散 •先进性与可靠性 •计算机仿真与物理实验
…….
智能控制概论
自动控Biblioteka Baidu（自动化）是一门交叉学科
• 具体表现为：在视听觉信息处理的基础理论研 究方面取得重要进展；在视听觉信息协同计算、 自然语言（汉语）理解以及与视听觉认知相关 的脑―机接口等三项关键技术方面取得重大突 破；集成上述相关研究成果，研制具有自然环 境感知与智能行为决策能力的无人驾驶车辆验 证平台，主要性能指标达到世界先进水平，从 而提升我国在视听觉信息处理领域的整体研究 实力，培养具有国际影响力的优秀人才与团队， 为国家安全和社会发展提供相关研究环境与技 术支撑。
先 进 制 造 技 术
自动控制（自动化）学科
数 学
物 理
生 物 医 学
神 经 脑 科 学
认 知 心 理 学
控 制 论
计 运信算 筹息机 学论科
学
管 理 科 学
支持基础
1. 控制理论和应用发展的概况
控制理论的发展始于Watt飞球调节蒸汽机以后的100年。
1. 20年代以返馈控制理论为代表，形成经典控制理论，著名的 控制科学家有：Black, Nyquist, Bode.
“重点支持项目”的研究方向：无 人驾驶车辆的关键技术与系统平
台
• 考核目标：在遵守交通法规的前提下，实现面 向城市道路的自主驾驶。要求车辆能够安全并 入及驶出多车道交通场景，具有保持车道、换 道和超车的能力，行驶里程约5公里；在部分 路段中能够通过一连串平行停放的车辆和路障， 且能行驶到位置指定的停车点。测试环境：测 试道路车辆较为密集，有多个十字路口，并能 对障碍物进行识别，可重新选择行驶路径。
以上这些现代化的系统表现出的特点： 系统越来越复杂，规模越来越庞大， 不确定因素越来越多，可靠性要求高， 控制信息多样化，控制模型难获取或不精确。
与人的关系密切，需要更高的智慧才能驾御。
阅读本文（见课外阅读材料）
国家重大基础研究计划：
视听觉信息的认知计算
• 本重大研究计划的总体科学目标是：围绕国家 重大需求，充分发挥信息科学、生命科学和数 理科学的交叉优势，从人类的视听觉认知机理 出发，研究并构建新的计算模型与计算方法， 提高计算机对非结构化视听觉感知信息的理解 能力和海量异构信息的处理效率，克服图像、 语音和文本（语言）信息处理所面临的瓶颈困 难，为确保国家安全与公共安全、推动信息服 务及相关产业发展以及提高国民生活和健康水 平做出重要贡献。
1. 控制理论和应用发展的概况 2. 传统控制理论的局限性 3. 智能控制的组成、定义与研究内容 4. 智能控制与传统控制的关系和差别 5. 智能与智能控制的定义 6. 智能控制研究的主要内容 7.智能控制的分类
主要应用领域
控
计
机
制
算
器
与
机
人
决
控
技
策
制
术
系 统 建 模 与 分 析
信 息 采 集 与 处 理
2. 随着航空航天事业的发展,50~60年代形成以多变量控制为特 征的现代控制理论,主要代表有:Kalman 的滤波器,Pontryagin 的极大值原理,Bellman 的 动态规划,和Lyapunov 的稳定性理论.
3. 70年代初,以分解和协调为基础,形成了大系统控制理论,用于复 杂系统的控制,重要理论有递阶控制理论、分散控制理论、队 论等。主要用于资源管理、交通控制、环境保护等。
随着复杂系统的不断涌现，传统控制理论越来越多地显示它的 局限性。
什么叫复杂系统？其特征表现为：
1. 控制对象的复杂性
模型的不确定性、 高度非线性、 分布式的传感器和执行机构、 复杂的信息模式(多媒体)、 庞大的数据量和严格的性能指标。
2. 环境的复杂性
应用上：
●工厂全球化、开放化。出现柔性制造、虚拟工厂、 CIMS、CIPS（Computer Integrated Processing Systems) . 现场总线技术越来越成熟、
●机器人、智能自动化技术。
●绿色自动化技术越来越发展(无电磁污染 有利于健 康)。
●智能制造(IM)。
企业生产的发展趋向：单件生产大批量生产多 品种小批量 变品种变批量
2.传统控制理论的局限性
理论与实际应用存在很大差距
原因： ●自动控制学科高度的交叉性、应用的广泛性； ●所需数学工具难以被多数技术人员所掌握； ●自动控制需要其它技术支持，如网络、计算机； ●实际应用情况的复杂性、多变性、不确定性； ●国内企业存在管理体制问题，技术投入力度不够。
PID在实际应用中仍占统治地位。
以上控制理论我们称之为传统控制理论（基 于模型的控制）。
点火 巡航
牵引力
Brain Computer Interface, BCI
(Brain Machine Interface, BMI) (Human Computer Interface, HCI)
A brain-computer interface is a communication system that does not depend on the brain’s normal output pathways of peripheral nerves and muscles.
智能控制导论
— 李战明 —
传统控制系统回顾与问题 智能控制系统简介与发展
本课程的主要内容
1. 智能控制概论 2. 模糊控制 3.神经元网络控制 4.遗传算法简介
核心是把人的智慧嵌入控制系统中,使 系统具有某种程度的智能,能够处理系统中 存在的复杂问题以及不确定性问题。
自动化的哲学魅力----矛盾与度 解决所有这些问题都需要智慧
企业自动化系统结构
严格
控制系统的发展趋势 从计算到算计
• 复杂系统 • 不确定性增大 • 巨型化与网络化 • 微型化与嵌入式 • 多媒体信息融合 • 可靠性与系统冗余 • 分层递阶结构
系统的精确数 学模型难于获 得，信息的多 样化无法精确 描述，传统的 基于模型的控 制方法在应用 中遇到困难。