智能控制的产生与发展[1]
智能控制技术的研究与发展
智能控制技术的研究与发展现代科技日新月异，智能控制技术已经被广泛应用于生产、教育、医疗、家庭等各个领域。
智能控制技术通过自动化、机器视觉、传感器等多种手段，实现科学、高效、智能的管理和控制，有效提高生产效率和人们的生活质量。
智能控制技术包括自动控制技术、智能识别技术、智能监控技术等多个领域。
自动控制技术可以将自动化程度提高到最高，使设备和系统运转更加安全、稳定。
智能识别技术则可以通过机器视觉和语音识别等手段，实现智能感知和识别，人机交互更加友好，智能化程度更加高。
智能监控技术可以通过传感器和网络技术等手段，实现设备、环境、安全等多方面的监控，对生产和生活环境进行实时管理和调节。
智能控制技术的研发和应用早已成为全球性的工程项目。
随着科技的不断推动，智能控制技术已经不再是简单的数据处理，而是变得更加智能化和自动化。
例如，在工业自动化领域，人们已经实现了全线自动化运行，从厂房运行到生产线的运营管理都可以完全实现自动化监控。
在家居领域，智能家居系统已经逐渐普及，通过手机APP或语音控制，可以实现家电设备的智能化管理和控制，对人们的生活带来很多方便。
智能控制技术的发展对整个社会的进步和发展起着积极作用。
首先，智能控制技术能够有效提高生产效率，缩短生产周期和流程，减少人力和资源的浪费。
其次，智能控制技术可以提高生产的安全性和稳定性，降低事故发生的风险。
第三，智能控制技术能够减少人类对自然环境的破坏，实现可持续发展，从而更好地保护地球家园。
然而，与智能控制技术的普及相对应的是不断增长的安全隐患。
网络安全和隐私泄露等问题已经成为智能控制技术的主要问题之一。
因此，我们需要不断探索和总结经验，提出更加完善的安全和保密策略来保护我们的数据安全和隐私。
另外，在智能控制技术的开发和应用过程中，还需要更加注重人机交互设计，以更好地满足人们的需求和能力，提高产品的使用率和用户满意度。
总之，智能控制技术的研究和发展势不可挡，它必将成为推动社会发展进步的重要力量。
智能控制第1讲 智能控制概论
Data, Information, Knowledge, IntelligenceIntelligence Knowledge Information Data房间温度高 解决温度 高的办法温度高原因通风量不足增大通风量房间温度 32℃理想温度 23℃Data, Information, Knowledge, IntelligenceIntelligence KnowledgeInformation Data传统控制面临的挑战 实际系统由于存在复杂性、非线性、时变 性、不确定性和不完全性等，一般无法获得精 确的数学模型。
应用传统控制理论进行控制必须提出并遵循 一些比较苛刻的线性化假设，而这些假设在应 用中往往与实际情况不相吻合。
传统控制面临的挑战 传统控制方法在解决大范围变工况、异常 工况等问题方面往往不尽人意。
环境和被控对象的未知和不确定性，导致无 法建立模型。
9 传统控制往往不能满足某些系统的性能要 求。
控制科学发展过程进展方向最优控制 确定性反馈控制 开环控制 智能控制 自学习控制自组织控制 自适应控制 鲁棒控制 随机控制对象的复杂性智能控制的发展¾ 1985 年 8月，IEEE在纽约召开第一届智能控制学术 研讨会，主题：智能控制原理和智能控制系统。
会议 决定在 IEEE CSS 下设 IEEE 智能控制专业委员会。
这 标志着智能控制这一新兴学科研究领域的正式诞生。
¾ 1987 年 1 月 ， 美 国 费 城 ， 第 一 次 智 能 控 制 国 际 会 议，IEEE CSS与CS两学会主办； ¾ 1987 年以来，一些国际学术组织，如 IEEE 、 IFAC 等定期或不定期举办各类有关智能控制的国际学术会 议或研讨会，一定程度上反映了智能控制发展的好势 头。
智能控制的发展¾ 1991年7月，中国人工智能学会成立。
¾ 1993年7月，成都，中国人工智能学会智能机器人专 业委员会成立大会暨首届学术会议。
智能控制技术的发展现状与应用
智能控制技术的发展及其应用一、国内外研究现状及发展趋势智能控制（intelligent controls），是指在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器，以实现控制目标的自动控制技术。
自1932年奈魁斯特（H.Nyquist）的有关反馈放大器稳定性论文发表以来，控制理论的发展已走过了60多年的历程。
一般认为，前30年是经典控制理论的发展和成熟阶段，后30年是现代控制理论的形成和发展阶段。
随着研究的对象和系统越来越复杂，借助于数学模型描述和分析的传统控制理论已难以解决复杂系统的控制问题。
智能控制是针对控制对象及其环境、目标和任务的不确定性和复杂性而产生和发展起来的。
从20世纪60年代起，计算机技术和人工智能技术迅速发展，为了提高控制系统的自学习能力，控制界学者开始将人工智能技术应用于控制系统。
1965年，美籍华裔科学家傅京孙教授首先把人工智能的启发式推理规则用于学习控制系统，1966年，Mendel进一步在空间飞行器的学习控制系统中应用了人工智能技术，并提出了“人工智能控制”的概念。
1967年，Leondes和Mendel 首先正式使用“智能控制”一词。
20世纪70年代初，傅京孙、Glofiso和Saridis等学者从控制论角度总结了人工智能技术与自适应、自组织、自学习控制的关系，提出了智能控制就是人工智能技术与控制理论的交叉的思想，并创立了人机交互式分级递阶智能控制的系统结构。
20世纪70年代中期，以模糊集合论为基础，智能控制在规则控制研究上取得了重要进展。
1974年，Mamdani提出了基于模糊语言描述控制规则的模糊控制器，将模糊集和模糊语言逻辑用于工业过程控制，之后又成功地研制出自组织模糊控制器，使得模糊控制器的智能化水平有了较大提高。
模糊控制的形成和发展，以及与人工智能的相互渗透，对智能控制理论的形成起了十分重要的推动作用。
20世纪80年代，专家系统技术的逐渐成熟及计算机技术的迅速发展，使得智能控制和决策的研究也取得了较大进展。
智能控制发展综述
智能控制发展综述作者：杨彦伟来源：《动动画世界·教育技术研究》2011年第11期摘要：回顾了智能控制的发展过程，讨论了现有智能控制系统的方法，并分析了它们的特点及不足，通过分析智能控制的主要方法和总结它的应用现状，指出智能控制的当前研究热点，并提出了一些发展前景的见解。
关键词：智能控制神经网络控制模糊控制传统控制热点应用1 智能控制的发展过程在智能控制产生之前，控制理论已经历了三个阶段。
第一个阶段是20世纪40~60 年代的经典控制理论，主要采用传递函数，频率特性，根轨迹为基础的频域分析方法来解决单输入单输出问题。
第二阶段是20 世纪60~70 年代，由于空间技术的发展，形成以多变量控制为特征的现代控制理论。
第三阶段从20 世纪70 年代开始，以分解和协调为基础，形成用于复杂系统的大系统控制理论。
2 智能控制主要方法2.1专家控制这是一种将人的感知经验（浅层知识）与定理算法（深层知识）相结合的传统的智能控制方法。
主要优点是在层次结构上，控制方法上和知识表达上有灵活性，启发性和透明性，既可以采用符号推理也允许数值计算；既可以精确推理也可以模糊决策。
专家系统的基本组成部分有：知识获取，知识库，推理机和解释器四个部分，知识获取为修改知识库中原有的知识和扩充知识提供手段；知识库用于存储领域内的原理性知识专家的经验知识以及有关的事实等，并为推理机提供求解问题所需知识；推理机根据当前的输入数据或信息，再利用知识库中的知识，按一定的推理策略去处理，解决当前的问题；解释器根据知识的语义，对找到的知识进行解释，向用户提供了一个认识系统的窗口。
由于专家系统控制不需要被控对象的数学模型，因此它是目前解决不确定性系统的一种有效方法，应用较为广泛。
但具有灵活性的同时也带来了设计上的随意性和不规范性，而且知识的获取，表达和学习，以及推理的有效性和实时性也难以保证。
2.2模糊控制模糊控制是应用模糊集合理论，从行为上模拟人的模糊推理和决策过程的一种实用方法。
智能控制的产生与发展
智能控制的产生和发展
智能控制的发展
1965年,著名的美籍华裔科学家傅京孙 (K.S.Fu)教 授首先把人工智能的启发式推理规则用于学习控 制系统；然后 ,他又于1971年论述了人工智能与自 动控制的交接关系。由于傅先生的重要贡献 ,他已 成为国际公认的智能控制的先行者和奠基人。 模糊控制是智能控制的又一活跃研究领域。扎德 (Zadeh) 于 1965 年发表了他的著名论文 “模糊集 合”(fuzzy sets),开辟了模糊控制的新领域。 1967 年 , 利昂兹 (Leondes) 等人首次正式使用“智 能控制”一词。这一术语的出现要比“人工智能” 晚11年,比“机器人”晚47年。
智能控制初步介绍
——产生与发展
主要内容
智能控制的产生和发展 智能控制的定义、特点 智能控制的主要分支 智能控制的结构理论体系
2
智能控制的产生和发展
瓦特 瓦特蒸汽机
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智能控制的产生和发展
瓦特的离心调速器
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智能控制的产生和发展
在公元 1788 年前后，瓦特采用离心调速器， 改进了蒸气机，促进了工业大生产的进程。 这种采用机械式调节原理实现的动力机速度 自动控制是自动化发展中的第一个里程碑。 离心调速器开启了近代自动化控制的先河， 实现了自动化控制，标志着近代自动化控制 技术的诞生，对工业革命的影响巨大而深远。 离心调速器结构简单，性能可靠，至今仍在 大范围使用，具有不可或缺的作用！
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智能控制的产生和发展
两次学术会议
1985年8月美国纽约，IEEE召开了第一 届智能控制学术讨论会，成立 IEEE 智 能控制专业委员会。 1987年1月美国费城，第一次智能控制 国际会议。标志着智能控制作为一门 独立学科，正式在国际上建立。
智能控制综述
智能控制综述姓名：杨凡学号：1506006专业：电力电子与电力传动摘要介绍了智能控制的产生、发展和定义，分析了智能控制理论结构，讨论了智能控制的主要方法，列举了智能控制在不同领域成功实施的例子。
关键词：智能控制；专家控制；模糊控制；神经网络；遗传算法Summary of Intelligent ControlAbstractThe history and development of intelligent control are introduced. The definition of intelligent control is given. The main methods of intelligent control are included. Some successful examples of intelligent control which are successful implemented are shown.Key words: intelligent control; expert control; fuzzy control; neural networks control; genetic algorithms引言控制理论在近一个多世纪的发展过程中，经历了经典控制理论和现代控制理论的两大阶段，形成了控制理论的体系。
科学技术的快速发展和巨大进步对系统和控制科学提出了新的更高的要求，自动控制理论和工程正面临新的发展机遇和严峻挑战。
传统的控制理论在应用中遇到不少难题。
随着人工智能学科的发展，对控制理论研究的深度和广度得到开拓，形成了智能控制理论。
智能控制作为一门新兴学科，也是控制论发展的第三阶段，其研究领域相当广泛，涉及的应用领域也十分丰富。
与传统控制理论相比，智能控制的应用研究十分活跃，能更有效的解决实际应用问题，且取得了很多成功的应用。
智能控制技术呈现出的强大生命已引起世界各国专家学者的关注。
智能控制的产生与发展
图 １ 自动控制的发展过程
（） ３ 遗传算法 与模糊逻辑。模糊 系统可以 比较严密地表示
收稿 日期 ．０ ８ ０ — ６ ２０—８２ 作者简介： 丁群燕（ ７ － ） 湖北黄冈人， １ ５ ， ９ 女， 工程硕士， 高级技师 ， 高校讲师， 研究方 向： 电系统控制 。 机
充分利用两者的优点 。 两者的结合包括多种形式。 一是将遗传
科学发展的最新进程 。已经被广泛应用于社会众多领域 ， 解决
了大量 的传统控制无法解决 的实际控制应用问题 ，呈现 出强
算 法用于神经 网络 中，利用遗传算法的寻优能力来对神经 网 络的连接权值进行优化学习 ， 以获得最佳权 值。 将遗传算法用
与神经 网络系统相结合 ， 形成一个优势互补系统。 神经 网络从
结构上模仿人脑 ， 形成“ 硬件” 拓扑结构 ； 模糊逻辑从功能上模 仿人 的大脑 ， 形成“ 软件 ” 模拟。将这两 种对人脑 “ 硬件” “ 和 软
件” 的模拟 进行有机地结 合 ， 可相互 取长补短 ， 使得 系统控制 性能得到 明显 提高 ，将 会获得传统控制方法和其它现代控制
信息论 、 人工 智能 、 生学 、 仿 神经生理学 及计算机科学发展 的
基础上逐渐形成 的一类高级信息与控制技术 。智能控制突破
了传统控制理论 中必须基 于数学模型 的框架 ，又继承了人类
思维的非线性特性。 某些智能控制方法还具有在线辨识 、 策 决
术讨论会 。这次会议之后不久 ， Ｉ Ｅ 在 Ｅ Ｅ控制 系统学会 内成立 了 ＩＥ Ｅ Ｅ智能控制专业委员会 ， 该专业委员会组织 了对智能控 制定义 和研究生课程教学大纲的讨论。１ ８ ９ ７年 １ ， ＩＥ 月 由 ＥＥ 控 制系统学 会与计算机学 会联合召开 了智 能控 制 国际会议 ，
智能控制基本原理
3
智能控制的基本概念
以上关于智能控制结构理论的不同见解中，存在着以下几 点共识： （1）智能控制是由多种学科相互交叉而形成的一门新兴 学科； （2）智能控制是自动控制发展到新阶段的产物，它以人 工智能和自动控制的相互结合为主要标志； （3）智能控制在发展过程中不断地吸收着控制论、信息 论、系统论、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理 学、仿生学等学科的思想、方法以及新的研究成果，目前仍在 发展和完善之中。
（4）采用传统控制方法时，控制成本高、可靠性差或控 制效果不理想的复杂系统的控制问题。
智能控制的研究内容
根据智能控制基本研究对象的开放性、复杂性、多层次和 信息模式的多样性、模糊性、不确定性等特点，其研究内容主 要包括以下几个方面。 （1）智能控制基本机理的研究 主要对智能控制认识论和方法论进行研究，探索人类的感 知、判断、推理和决策等活动的机理。 （2）智能控制基本理论和方法的研究 主要有以下几个方面的内容： ①离散事件和连续时间混杂系统的分析与设计； ②基于故障诊断的系统组态理论和容错控制方法； ③基于实时信息学习的规则自动生成与修改方法；
智能控制的基本概念
人工智能产生于20世纪50年代，它是控制论、信息论、系 统论、计算机科学、神经生理学、心理学、数学以及哲学等多 种学科相互渗透的结果，也是电子计算机出现并广泛应用的结 果。 智能控制的提出和发展历程，一直伴随着人工智能的发展 而发展，人工智能作为智能控制的基础和重要组成部分，它的 每一个研究成果都对智能控制的发展起到了积极的推动作用。
智能控制的基本概念
由于智能控制是一门新兴学科且正处于发展阶段，所以至 今尚无统一的定义，故有多种描述形式。 从三元交集论的角度定义智能控制：它是一种应用人工智 能的理论和技术以及运筹学的优化方法，并和控制理论中的方 法与技术相结合，在不确定的环境中，仿效人的智能（学习、 推理等），实现对系统控制的理论与方法。 从系统一般行为特性出发，J.S.Albus认为：智能控制是 有知识的“行为舵手”，它把知识和反馈结合起来，形成感知 – 交互式、以目标为导向的控制系统。该系统可以进行规划， 产生有效的、有目的的行为，并能在不确定的环境中，达到预 期的目标。
智能控制技术的基本概念介绍
智能控制技术的基本概念介绍智能控制技术的基本概念介绍引言：随着科技的不断发展，智能控制技术在各个领域中扮演着越来越重要的角色。
从家居自动化到工业制造，智能控制技术改变了我们的生活和生产方式。
本文将介绍智能控制技术的基本概念，探讨其背后的原理和应用，并分享我个人对这一领域的观点和理解。
一、智能控制技术的定义和背景：智能控制技术可以简单地定义为利用计算机和先进算法实现自动化决策和控制的一种技术。
它结合了人工智能、机器学习和传感器技术，使系统能够根据环境条件和实时数据来做出智能化的决策和调整。
智能控制技术的发展得益于计算能力的提升和算法的创新，它正在推动着各个行业的变革和进步。
二、智能控制技术的原理和方法：1. 传感器和数据采集：智能控制技术需要通过传感器来获取环境数据和状态信息。
传感器可以收集各种参数，包括温度、湿度、光照强度等。
数据采集是智能控制的基础，它提供了系统决策的依据。
2. 数据处理和分析：采集到的数据需要进行处理和分析，以提取有用的信息和特征。
数据处理包括数据清洗、特征提取和数据降维等技术。
数据分析则利用机器学习和人工智能算法，对数据进行建模和预测。
3. 决策和控制：基于数据处理和分析的结果，智能控制系统可以做出智能化的决策和控制。
它可以根据环境条件和实时数据来自动调整系统参数，并实现最优的控制效果。
三、智能控制技术的应用领域：1. 工业制造：智能控制技术在工业制造领域中被广泛应用。
它可以实现自动化生产线、智能仓储和物流配送等，提高生产效率和产品质量。
2. 建筑和家居：智能控制技术改变了建筑和家居的方式。
通过智能化的照明、温控和安防系统，建筑和家居可以实现更高的舒适度和能源效率。
3. 交通运输：智能控制技术在交通运输领域中有着广泛的应用。
从交通信号控制到智能交通管理系统，它可以提高交通流量的效率和安全性。
4. 医疗健康：智能控制技术在医疗健康领域中有着巨大的潜力。
它可以应用于医疗设备、疾病诊断和药物管理等，提高医疗服务的质量和效率。
智能控制简介
1、智能控制技术智能控制（intelligent controls）在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。
控制理论发展至今已有100多年的历史，经历了“经典控制理论”和“现代控制理论”的发展阶段，已进入“大系统理论”和“智能控制理论”阶段。
智能控制理论的研究和应用是现代控制理论在深度和广度上的拓展。
20世纪80年代以来，信息技术、计算技术的快速发展及其他相关学科的发展和相互渗透，也推动了控制科学与工程研究的不断深入，控制系统向智能控制系统的发展已成为一种趋势。
发展智能控制器是以自动控制技术和计算机技术为核心，集成微电子技术、电力电子技术、信息传感技术、显示与界面技术、通讯技术、电磁兼容技术等诸多技术而形成的高科技产品。
作为核心和关键部件，智能控制器内置于设备、装置或系统之中，扮演“神经中枢”及“大脑”的角色。
20世纪90年代中期之后，智能控制器行业日益成熟，作为一个独立的行业，其发展受到了双重动力的驱动，其一是市场驱动，市场需求的增长和市场应用领域的持续扩大，致使智能控制器至今已经在工业、农业、家用、军事等几乎所有领域得到了广泛应用;其二是技术驱动，随着相关技术领域的日新月异，智能控制器行业作为一个高科技行业得到了飞速发展。
根据《2013-2017年中国智能控制器行业发展前景与投资预测分析报告》[1]统计，2012年全球智能控制器行业市场规模接近6800亿美元。
从地域分布上看，欧洲和北美市场是智能控制产品的两大主要市场，市场规模占全球智能控制市场的56%，主要是由于这两大区域在小型生活电器、汽车、大型生活电器、电动工具等领域的市场发展比较成熟，产品普及率高，未来几年内欧洲和北美将继续占有主要市场地位。
智能控制产品在中国等发展中国家的应用仍处于初级阶段，现阶段市场规模不大，但是增长速度较高，拥有巨大的发展空间。
据前瞻网统计，目前我国智能控制器行业规模为4200亿元，2004年以来的年均增长率接近19%。
智能控制基本原理
智能控制的二元结构
2Leabharlann 智能控制的基本概念以上关于智能控制结构理论的不同见解中，存在着以下几 点共识：
（1）智能控制是由多种学科相互交叉而形成的一门新兴 学科；
（2）智能控制是自动控制发展到新阶段的产物，它以人 工智能和自动控制的相互结合为主要标志；
（3）智能控制在发展过程中不断地吸收着控制论、信息 论、系统论、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理 学、仿生学等学科的思想、方法以及新的研究成果，目前仍在 发展和完善之中。
和组合搜索(Combinatorial Search)等，把表达不完善、不确定 ③基于实时信息学习的规则自动生成与修改方法；
可以预见，随着系统论、人工智能理论和计算机技术的发展，智能控制将会有更大的发展空间，并在实际中得到更加广泛的应用。
的复杂系统引向规定的目标。 能自主处理信息以减少不确定性；
智能控制系统的学习功能指的是对一个过程或其环境的未知特征所固有的信息进行学习，并将得到的经验用于进一步的估计、分类、 决策和控制，从而使系统的性能得到改善。
个方面。
效果。 智能控制系统有学习功能、适应功能、组织功能三大主要功能特点。
智能控制系统的适应功能指的是当智能控制系统的输入不是已经学习过的样本时，照样可给出合适的输出。 智能控制是自动控制的最新发展阶段，主要用于解决传统控制技术与方法难以解决的控制问题。 ③基于实时信息学习的规则自动生成与修改方法； 2，智能控制的发展前景
5 以上关于智能控制结构理论的不同见解中，存在着以下几点共识：
智能控制系统的适应功能指的是当智能控制系统的输入不是已经学习过的样本时，照样可给出合适的输出。
智能控制的基本概念
人工智能产生于20世纪50年代，它是控制论、信息论、系 统论、计算机科学、神经生理学、心理学、数学以及哲学等多 种学科相互渗透的结果，也是电子计算机出现并广泛应用的结 果。
智能控制的产生与发展
智能控制的产生与发展在当今科技飞速发展的时代，智能控制已经成为了一个热门话题，并且在众多领域得到了广泛的应用。
那么，智能控制究竟是如何产生的，又经历了怎样的发展历程呢？要探讨智能控制的产生，我们得先回到上个世纪中叶。
那个时候，控制理论主要集中在经典控制理论和现代控制理论上。
经典控制理论主要处理线性、时不变的系统，采用的方法如频域分析等，对于一些简单的工业控制问题能够给出有效的解决方案。
然而，随着科技的进步和实际应用需求的不断提高，人们面临的控制问题变得越来越复杂。
比如，在一些大型工业生产过程中，系统往往具有非线性、时变、多变量等特点，经典控制理论就显得力不从心了。
于是，现代控制理论应运而生，它引入了状态空间法等更先进的数学工具，能够处理更复杂的系统。
但即便如此，在面对一些具有不确定性、难以建立精确数学模型的系统时，现代控制理论也遇到了挑战。
正是在这样的背景下，智能控制的概念开始萌芽。
智能控制的产生，很大程度上是为了应对那些传统控制方法无法有效解决的复杂控制问题。
它融合了多个学科的知识和技术，包括人工智能、控制理论、计算机科学等。
在智能控制的早期发展阶段，专家系统是一个重要的方向。
专家系统通过将领域专家的知识和经验以规则的形式存储在计算机中，然后根据输入的信息进行推理和决策，从而实现对系统的控制。
例如，在工业故障诊断中，专家系统可以根据监测到的数据，判断设备是否出现故障以及故障的类型和位置。
模糊控制也是智能控制早期的重要成果之一。
模糊控制的基本思想是利用模糊集合和模糊逻辑来描述和处理系统中的不确定性和模糊性。
它不需要建立精确的数学模型，而是通过模糊规则来实现控制。
比如，在空调温度控制中，可以根据“温度高”“温度适中”“温度低”等模糊概念来制定控制策略，使室内温度保持在一个舒适的范围内。
随着计算机技术和人工智能的不断发展，神经网络控制逐渐成为了智能控制的一个重要分支。
神经网络具有强大的学习能力和自适应性，能够从大量的数据中自动提取特征和规律，从而实现对复杂系统的有效控制。
智能控制发展历史
智能控制发展历史近年来，智能控制理论与智能化系统发展十分迅速。
其中代表性的理论有专家系统，模糊逻辑控制、神经网络控制、基因控制即遗传算法、混沌控制、小波理论、分层递阶控制、拟人化智能控制、博弈论等。
著名的控制理论权威专家Austrom在其“智能控制的方向”一文中指出：模糊逻辑控制，神经网络与专家系统是典型的智能控制方法。
下面就将这三种典型的智能控制方法的研究现状作简要的描述。
1.模糊逻辑控制模糊理论是美国的Zadeth教授最早提出的,发表了模糊集Fuzzyset一文,首次提出了模糊集合的概念。
1974年英国学者E.H.Mamdani马达尼首先在试验室里实现了对蒸汽发动机的模糊控制，标志着模糊控制的诞生。
模糊控制就是以模糊数学为工具，把控制专家和操作技师的经验模拟下来，通过模糊控制软件，将最善于处理模糊概念的人脑思维方法体现出来，作出正确的判断。
模糊控制实质上是一种非线性控制。
模糊逻辑用模糊语言描述系统，既可以描述应用系统的定量模型也可以描述其定性模型，故模糊逻辑可适用于任意复杂的对象控制。
模糊控制相对于常规控制而言有以下优点：(1)模糊控制是一种基于规则的控制。
模糊控制是完全在操作人员控制经验基础上实现对系统的控制，无须建立数学模型，是解决不确定性系统的一种有效途径。
(2)由工业过程的定性认识出发，比较容易建立语言控制规则，因而模糊控制对那些数学模型难以获取、动态特性不易掌握或变化非常显著的对象非常适用，已越来越多地、成功地应用于实际中。
(3)模糊控制具有较强的鲁棒性，被控对象参数的变化对模糊控制的影响不明显，可用于非线性、时变、时滞系统的控制。
(4)模糊控制算法是基于启发性的知识及语言决策规则设计的，控制机理符合人们对过程控制的直观描述和思维逻辑,这有利于模拟人工控制的过程和方法，增强控制系统的适应能力，使之具有一定的智能水平。
模糊控制具有良好控制效果的关键是要有一个完善的控制规则[19]。
常规模糊控制的两个主要问题在于：改进稳态控制精度和提高智能水平与适应能力。
第2章-3-智能控制-幻灯片(1)
智能控制的主要类型
专家控制 模糊控制 神经网络控制 学习控制 基于规则的仿人控制
2.3.2 专家控制（Expert Control）
什么是专家系统、专家控制?
“专家” 是具有某一领域专门知识或丰富实践经 验的人，而“专家系统”则是一个计算机系统，存 储有专家的知识和经验，并用推理的方式针对问题 给出结论。
u(k)
i1 6
u(ui )
i1
注：离散间隔一般较 该例小得多，计算结 果会更接近连续情况
0.210.220.530.840.85 3.72 0.20.20.50.80.8
说明：
模糊控制器的输入量一般取误差 e 和误差变化率 Δe , 若 e , Δe 和控制量 u 均离散化 [注] , 则可离 线计算好 e , Δe 与 u 的对应关系 ( 查询表 ) , 实 时控制时采用查表法 ( 计算量小, 快速 );
集合
冷μ
适中
热
1.0
0.0
T( ℃)
-20 -10 0 10 20 30 40
为简化计算, 一般用离散形式表示模糊集合。
例如，以 2 ℃ 为间隔进行离散化, 可得
“热” = 0／25 + 0.14／27 + 0.29／29 + 0.43／31 + 0.57／ 33+
+ 0.71／35 + 0.86／37 + 1／39 + 1／41 + 1／43 + 1／45
模糊控制的发展：
1965年美国的Zadeh提出模糊集合理论; 1974年英国的Mamdani首次将模糊理论应用于蒸
机器人智能控制技术的研究与发展
机器人智能控制技术的研究与发展近年来，随着科技进步的加速发展，机器人智能控制技术开始在各个领域展现出巨大的潜力和应用价值。
从智能家居到工业自动化，机器人已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。
本文将探讨机器人智能控制技术的研究与发展。
1. 机器人智能控制技术的背景与意义机器人智能控制技术是一门集信息处理、计算机视觉、人工智能等多学科于一体的交叉学科。
其主要目标是使机器人具备感知、认知和决策能力，从而能够像人类一样独立思考和执行任务。
这种技术的研究与发展对于工业自动化、医疗保健、教育等领域都具有重大意义。
例如，在生产线上，智能机器人可以代替人工完成重复性劳动，提高生产效率和产品质量；在医疗领域，机器人可以辅助医生进行手术，实现精确操作和减少手术风险；在教育方面，机器人可以作为教学助手，帮助学生更好地理解和掌握知识。
2. 机器人智能控制技术的研究方向机器人智能控制技术的研究方向包括但不限于以下几个方面：2.1 机器人感知与识别技术机器人在执行任务时需要具备感知和识别环境的能力。
这需要机器人能够通过传感器获取外界信息，并对其进行处理和分析。
例如，通过计算机视觉技术，机器人可以识别和追踪运动目标，实现自主避障和路径规划。
此外，机器人还需要具备语音识别和自然语言处理能力，以便与人类进行良好的交流和合作。
2.2 机器人学习与智能决策技术机器人学习是机器人智能控制技术中的关键环节。
通过机器学习算法，机器人可以从大量的数据中学习和提取特征，并根据学习结果做出相应的决策。
例如，通过深度学习算法，机器人可以自动识别图像中的物体，进而执行相应的任务。
此外，机器人还可以结合强化学习算法，通过与环境的交互不断优化自身的行为策略。
2.3 机器人控制与执行技术机器人控制与执行技术是机器人智能控制的核心内容。
通过控制算法，机器人可以实现准确的位置和姿态控制，以及灵活的运动规划。
例如，通过PID控制算法，机器人可以实现对关节的准确控制；通过运动规划算法，机器人可以在复杂的环境中找到最优的路径并执行任务。
智能控制系统
关于智能控制的认识智能控制系统是在人工智能及自动控制等多学科基础上发展起来的新型交叉学科，目前尚未建立起一套完整的智能控制的理论体系，关于它所包含的技术内容也还没取得比较一致的认可。
智能控制的基本概念顾名思义，智能控制就是控制与智能的结合。
从智能角度看，智能控制是智能科学与技术在控制中的应用；从控制角度看，智能控制是控制科学与技术向智能化发展的高阶阶段。
智能控制的研究对象智能控制主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂的控制问题。
其中包括智能机器人系统、计算机集成制造系统（CIMS）、复杂的工业过程控制系统、航天航空控制系统、社会经济管理系统、交通运输系统、环保及能源系统等。
具体来说，智能控制的研究对象通常具有以下一些特点：1. 不确定的模型；传统的控制是模型的控制，这里的模型包括控制对象和干扰的模型。
对于传统控制通常认为模型已知或者经过辨识可以得到。
而智能控制的对象通常存在严重的不确定性。
两层意思：一是模型未知或知之甚少；二是模型的结构和参数可能在很大的范围内变化。
无论哪种情况，传统方法很难对它们进行控制，而这正是智能控制系统所要研究解决的问题。
2. 高度的非线性：在传统的控制理论中，线性系统的理论比较成熟。
对于具有高度非线性的控制对象，虽然也有一些非线性控制方法，但总的来说，非线性控制理论还不够成熟，而且方法比较复杂。
采用智能控的方法往往可以较好地解决非线性系统的控制问题。
3. 复杂的任务要求：对于智能控制系统，任务的要求往往比较复杂。
例如，在智能机器人系统中，它要求系统对一个复杂的任务具有自行规划和决策的能力，有自动躲避障碍运动到期望目标位置的能力。
再如在复杂的工业过程控制系统中，它除了要求对各种被控物理量实现定值调节外，还要求能实现整个系统的自动启停、故障的自动诊断以及紧急情况的自动处理等能力。
智能控制系统智能控制系统是实现某种控制任务的一种智能系统。
所谓智能控制系统是指具备一定智能行为的系统。
智能控制的产生与发展
智能控制的产生与发展智能控制的产生与发展1.引言智能控制是一种基于现代科技发展的控制技术，通过将、机器学习、传感器技术等应用于控制系统中，实现自动化控制的智能化。
本文将探讨智能控制的产生与发展，并对其应用领域、技术原理和发展趋势进行详细介绍。
2.智能控制的起源2.1.面向智能时代的需求在信息技术飞速发展的当代社会，人们对自动化、智能化控制系统的需求与日俱增。
传统的控制系统难以满足复杂环境下的控制要求，因此智能控制技术应运而生。
2.2.与控制技术的结合技术的发展为智能控制的实现提供了基础。
通过将技术与控制技术相结合，可以使控制系统具备学习、自适应和优化的能力。
3.智能控制的应用领域3.1.工业自动化智能控制在工业自动化领域具有广泛的应用。
例如，在生产线上，通过智能控制技术可以实现自动化生产、优化调度和故障诊断等功能。
3.2.交通运输智能控制可以应用于交通运输系统中，实现交通流量控制、智能交通信号灯调度和智能驾驶等功能，提高交通效率和安全性。
3.3.建筑与家居智能控制技术可以应用于建筑与家居领域，实现智能化的灯光控制、温度控制和安防监控等功能，提高舒适度和能源利用效率。
4.智能控制的技术原理4.1.传感器技术智能控制系统通过传感器技术获取环境信息，如温度、湿度、光照等，并将其作为控制的输入信号，从而实现对环境的感知和响应。
4.2.数据处理与分析智能控制系统通过数据处理与分析的技术，对传感器采集的数据进行处理和分析，提取有用的信息，并进行决策和控制。
4.3.机器学习与优化算法智能控制系统可以利用机器学习和优化算法对数据进行学习和优化，不断改进控制策略，提高控制系统的性能和稳定性。
5.智能控制的发展趋势5.1.多传感器融合未来智能控制系统将不仅依赖于单一传感器，而是通过多种传感器融合的方式获取更加全面和准确的环境信息，以提高控制系统的智能化程度。
5.2.强化学习与深度学习强化学习和深度学习技术在智能控制中的应用将逐渐成为重要的发展方向，通过学习和优化算法提高系统的自主决策和控制能力。
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路漫漫其悠远
2020/11/16
智能控制的产生与发展[1]
主要内容
v 智能控制的产生和发展 v 智能控制的定义、特点 v 智能控制的主要分支 v 智能控制的结构理论体系
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智能控制的产生与发展[1]
智能控制的产生和发展
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瓦特蒸汽机
瓦特
智能控制的产生与发展[1]
智能控制的产生和发展
v 智能控制的发展
§ 1965年,著名的美籍华裔科学家傅京孙(K.S.Fu)教 授首先把人工智能的启发式推理规则用于学习控 制系统；然后,他又于1971年论述了人工智能与自 动控制的交接关系。由于傅先生的重要贡献,他已 成为国际公认的智能控制的先行者和奠基人。
§ 模糊控制是智能控制的又一活跃研究领域。扎德 (Zadeh) 于 1965 年 发 表 了 他 的 著 名 论 文 “ 模 糊 集 合”(fuzzy sets),开辟了模糊控制的新领域。
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智能控制的产生与发展[1]
智能控制的产生和发展
传递函数
经
典
根轨迹图
单输入
控 制
波特图
单输出
理
奈奎斯特图
反馈系统
论
v 主 要 代 表 人 物 ： Bode, Evans, Nyquist ， Routh，……
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智能控制的产生和发展
状态空间法
现
代
卡尔曼滤波
控 制
最优控制
理
能控性和能观性
论
具有多个 相互耦合 回路的多 变量系统
v 主要代表人物：卡尔曼(Kalman),庞特里亚金
(Pontryagin),贝尔曼(Bellman),奥斯特隆姆
(Astrom)，……
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智能控制的产生与发展[1]
智能控制的产生和发展
模糊控制
智
能
神经网络
控
制
进化计算
理
论
……
复杂系统
v 主 要 代 表 人 物 ： Zadeh ， Hopfield ， J.Holland，……
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智能控制的产生和发展
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v 传统控制理论面临的难题
§ 精确数学模型和复杂性、非线性、时变性、不确 定性、不完全性之间的矛盾，导致无法获得精确 的数学模型；
智能控制的产生和发展
v 两次学术会议
§1985 年 8 月 美 国 纽 约 ， IEEE 召 开 了 第 一届智能控制学术讨论会，成立IEEE 智能控制专业委员会。
§1987 年 1 月 美 国 费 城 ， 第 一 次 智 能 控 制国际会议。标志着智能控制作为一 门独立学科，正式在国际上建立。
随机控制
最优控制
确定性反馈控制
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开环控制
控制复杂性
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v 控制理论发展的三个阶段
§ 第一阶段：经典控制理论（形成于20世纪40到60 年代）。
§ 第二阶段：现代控制理论（形成于20世纪60到70 年代）
§ 第三阶段：智能控制理论（20世纪70年代至今）
§ 苛刻的系统假设在应用中往往与实际不相吻合；
§ 复杂、不确定性的对象,以传统方法无法解决建模 问题；
§ 为了提高性能,传统控制系统可能变得很复杂,从 而增加了设备的初投资和维修费用,降低系统的可 靠性；
§ 应用要求进行创新，提出新的控制思想，进行新
的集成开发，解决未知环境中复杂系统的控制问
题。
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v 源自物理学与数学的自动控制理论(在当时称为自动 调节原理，简称调节原理)开始逐步形成。
v 1892年，俄国李亚普诺夫(Lyapunov)的博士论文-“论运动稳定性的一般问题”，提出了李亚普诺夫 (Lyapunov)稳定理论。
v 1922年，美国N.Minorsky 研制出用于船舶驾驶的伺 服结构，提出了PID控制律。
§ 此 外 ， 奥 斯 特 洛 姆 (ÅstrÖm) 、 迪 席 尔 瓦 (de Silva)、周其鉴、蔡自兴、霍门迪梅洛(Homen de Mello)和桑德森(Sanderson)等于80年代分别提出 和发展了专家控制、基于知识的控制、仿人控制、 专家规划和分级规划等。
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v 1868年，以离心式调速器为背景，物理学家麦克斯韦 尔(Maxwell)研究了反馈系统的稳定性问题，发表了 目 前 公 认 的 控 制 理 论 最 早 的 理 论 论 文 --“ 论 调 速 器 (On Governors)”。
v 1942年尼克尔斯 Nichols提出了回路整定技术(PID整 定表和设计用的尼可尔斯图 )。
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智能控制的产生和发展
v 长期以来，自动控制科学已对整个科学技术 的理论和实践作出了重要贡献，并为人类社 会带来了巨大利益。然而，现代科学技术的 迅速发展和重大进步，对控制和系统科学提 出了更新更高要求，自动控制理论和工程正 面临新的发展机遇和严峻挑战。
§ 1967年,利昂兹(Leondes)等人首次正式使用“智 能控制”一词。这一术语的出现要比“人工智能” 晚11年,比“机器人”晚47年。
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智能控制的产生与发展[1]
智能控制的产生和发展
§ 萨里迪斯(Saridis)对智能控制系统的分类作出贡 献。他把智能控制发展道路上的最远点标记为人 工智能。他认为,人工智能能够提供最高层的控制 结构,进行最高层的决策。
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瓦特的离心调速器
智能控制的产生与发展[1]
智能控制的产生和发展
v 在公元1788年前后，瓦特采用离心调速器， 改进了蒸气机，促进了工业大生产的进程。 这种采用机械式调节原理实现的动力机速度 自动控制是自动化发展中的第一个里程碑。
v 离心调速器开启了近代自动化控制的先河， 实现了自动化控制，标志着近代自动化控制 技术的诞生，对工业革命的影响巨大而深远。 离心调速器结构简单，性能可靠，至今仍在 大范围使用，具有不可或缺的作用！
v 传统控制理论：经典反馈控制、现代控制、 大系统理论等，在应用中遇到不少难题。多 年来，自动控制一直在寻找新的出路。现在 看来，出路之一就是实现控制系统的智能化， 以期解决面临的难题。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
自动控制的发展过程
进 展 方 向
智能控制 自学习控制
自适应、鲁棒控制