智能控制基础 第一章 智能控制概述

广义对象
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纪律
智能控制基础
• 第一章 智能控制概述 • 第二章 知识的表示 • 第三章 分级递阶控制 • 第四章 遗传算法 • 第五章 神经网络控制 • 第六章 模糊控制 • 第七章 专家控制 • 第八章 仿人控制
第一章 智能控制概述
1.1 智能控制的基本概念 1.2 智能控制的特性 1.3 智能控制系统的类型 1.4 智能控制的发展概况
Curiosity 蛟龙号
智能控制：是应用人工智能的理论 与技术和运筹学的优化方法，并将 其同控制理论方法与技术相结合， 在未知环境下，仿效人的智能，实 现对系统的控制。
Artificial Intelligence
Operation Research
IC=AI∩AC∩OR 一个知识处理系统，具有记忆、 一种定量优化方法，如线性规划、
索、推理决策、动作规划，最终产
动的决策并送至规划和控
生具体的控制作用，经常规控认制器 知 制部分
和执行机构作用于控制对象
感知信息处理 规划/控制
将传感器传递的分级的和不完
全的信息加各以处种理传，感并器在学习
过程中不断加以辨识、整理和 更新，以获得有用的信息
执行器
通常意义下的控制对 象和所处的外部环境
2. 《模糊控制·神经控制和智能控制论》，李士勇 编著，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998， 第2版；
3. 《智能控制理论与技术》，孙增圻等编著，北 京：清华大学出版社，南宁：广西科学技术出 版社，1997，第1版。
网络资料： 中国期刊网
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➢ 无法解决建模问题 控制过程
➢ 传统控制系统可靠性低
为提高性能，使传统控制复杂 化，并增加了设备投资
传统控制： 模型论=不精确模型+固定控制算法 ➢ 缺乏灵活性和应变能力 ➢ 难控制复杂系统
智能控制： “控制论” = 控制理论 + 人工智能 ➢ 改变控制策略去适应对象的复杂性
和不确定性
1.2 智能控制的特性
实时性 具有主动性和灵活性。在经历某种变化后，变化后的系统
智能控制器可在任务要性求能范应围优于变化前的系统性能。
内自行决策，主动采取行动。
人－机协作 学习能力
组织功系统能性能应对
环境干扰和不
系统具有友好的人 -机界面。
适应性
确定性因素不
敏感。
鲁棒性
容错性
系统应具有适应受控对象动力特性变化、 环境变化和运行条件变化的能力。
智能控制是智能机器自主地实现目标的过 程。
智能控制是研究与模拟人类智能活动信 息传递与处理的规律。
从工程控制角度看：
智能信息∩智能反馈∩智能决策 智能控制
1.1.2 智能控制的研究对象 实际系统的复杂性、非线性、 时变性等
➢ 无精确数学模型 假设与实际不吻合
➢ 不满足苛刻的线性化假设
对复杂的和包 含不确定性的
1.2.1 智能控制系统的一般结构 1.2.2 智能控制系统的主要功能 1.2.3 智能控制系统的特征模型
1.2.1
智能控制系统的一般结构 包 括 ： 不 完 全 任 务 描 述 、 任务协调、混合知识表示。
系统的核心，根据给定任务的要求、
接受和储存知识、经验和
反馈信息及经验知识，进行自动搜
数据，分析推理，做出行
1.1 智能控制的基本概念
1.1.1 什么是智能控制 1.1.2 智能控制的研究对象
1.1.1 什么是智能控制
智能：能有效地获取、传递、处理、 再生和利用信息，从而在任意给定的 环境下成功地达到预定目的的能力。
思考题：智能是什么？何种情况下需要智能？
研究智能理论与技术的目的，是要 设计制造出具有高度智能水平的人 工系统(智能系统)，以便在那些必 要的场合能够用人工系统替代人去 执行各种任务。
考核方式： 包括试卷成绩及平时成绩两大部分： 试卷成绩比例：70% 平时成绩：30% (考勤、课堂作业、提问)
考核方式：
注：一次考勤不到平时成绩扣5分；迟到
扣2分； 替考勤者和被替者平时成绩 记为0分；三次考勤不到者，平时成 绩记0分；课堂作业视完成程序给分； 提问视问题难度、回答情况加减一定 的分数；踊跃回答问题且回答正确者 有加分。
学习、信ห้องสมุดไป่ตู้处理、形式语言、
网络规划、调度、管理、优化决
启发式推理等功能。
策和多目标优化方法等。
人工智能AI
Intelligent control 智能控制IC
运筹学OR
Automatic Control
描述系统的动力学特性， 是一种动态反馈。
自动控制AC
智能控制是一类无需(或仅需尽可能少的) 人的干预就能够独立地驱动智能机器实 现其目标的自动控制。
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上述特征表明，系统正处于受扰动的作用， 以较大的速度偏离目标值的状态。其中参 数为阈值。
智能控制系统的特征模型
➢ 特征记忆：是指智能控制器对一 些特征信息的记忆。反映控制前期 决策与控制的效果。
如：误差出现的极值、误差极值之间的 时间间隔、误差的过零速度等。
智能控制系统的特征模型
• 授课时间 • 教材 • 参考文献 • 网络资料 • 考核方法
授课时间： 13-20周每周一、三上午3、4节 13-20周每单周周五上午3、4节 10:10-12:00am
教材： 《智能控制技术》，易继锴、 侯媛彬编著，北京：北京工业 大学出版社，1999，第1版。
参考文献：
1. 《智能控制》，刘金锟编著，北京：电子工业 出版社，2009，第2版；
可看成是不依赖模型的自适应估计。
系统对各类故障应具有自诊断、 屏蔽和自恢复的功能。
1.2.3 智能控制系统的特征模型
➢ 特征模型：是对系统动态特性的 一种定性与定量相结合的描述。是 针对问题求解和控制指标的不同要 求，对系统动态信息空间的一种划 分。
智能控制系统的特征模型
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特征记忆：有利于有效地利用控制 的储存容量，消除冗余。可构成判 断系统稳定性的特征模型，也可作 为智能控制系统稳定性监控的依据。