第一章 智能控制概论.ppt

（2）不能适应大的系统参数和结构的变化 自适应控制和自校正控制——通过对系统某些重要参数的估
计克服小的、变化较慢的参数不确定性和干扰。 鲁棒控制——在参数或频率响应处于允许集合内，保证被 控系统的稳定。 自适应控制鲁棒控制不能克服数学模型严重的不确定性和工作 点剧烈的变化。
（3） 传统的控制系统输入信息模式单一 通常处理较简单的物理量：电量（电压、电流、阻抗）； 机
强调智能和控制的结合。
考虑更高层次上的调度、规划和管理，应把运筹学（OR） 结合进去。即：
IC AI OR AC
运筹学
• 运筹学应用科学技术和数学方法，解决 专门问题，为决策者选择最优决策提供 定量依据。
• 巧妙的数学方法：（1）规划论（2）图 与网络分析（3）排队论（4）存储论（5） 对策论（6）决策论（7）系统仿真方法
1. 20年代以反馈控制理论为代表，形成经典控制理论，著名的 控制科学家有：Black, Nyquist, Bode.
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.
瓦特制成的世界上第一台蒸汽机
• Black:负反馈放大器
• Nyquist 、Bode：幅相频率特性图 （Nyquist图）和对数频率特性图（Bode 图）
• Kalman：卡尔曼滤波器 （最优化自回归 数据处理算法 ）
• Pontryagin （庞特里亚金）：极大值原 理
• Bellman： 动态规划
础 • 4、掌握模糊控制方法
智能控制概论
自动控制（自动化）是一门交叉学科
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
智能控制理论与方法
— 李人厚 —
（1）闭环控制系统
f 干扰
r+ e 给定值 _ 偏差
控制器
z 测量值
u
控制作用
执行器
q
操纵变量
被控对象
y
被控量
测量变送器
图1-1(a) 闭环控制系统
闭环控制系统--闭环控制系统中，测量变送器对被控对象进行检测，
把被控量如温度、压力等物理量转换成电信号再反馈到控制器中，控制器将 此测量值与给定值进行比较形成偏差输入，并按照一定的控制规律产生相应 的控制信号驱动执行器工作，执行器产生的操纵变量使被控对象的被控量跟 踪趋近给定值，从而实现自动控制稳定生产的目的。这种信号传递形成了闭 合回路，所以称此为按偏差进行控制的闭环反馈控制系统。
2.传统控制理论的局限性
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：(交通系统）
1. 控制对象的复杂性
模型的不确定性、 高度非线性、 分布式的转感器和执行机构、 动态突变、 多时间标度、 复杂的信息模式、 庞大的数据量和严格的性能指标。
2. 环境的复杂性控计机制算器与
机
人
决
控
技
策
制
术
系 统 建 模 与 分 析
信 息 采 集 与 处 理
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。
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。
以上控制理论我们称之为传统控制理论。
詹姆斯·瓦特
• 蒸汽机的发明推动了欧洲十八世纪的工 业革命。图为瓦特制成的世界上第一台 蒸汽机，许多主体部件是用木头制造的。
• A.M.Lyapunov（李亚普诺夫) ：运动稳 定性的一般问题
控制理论的本质（个人观点）
• 控制理论本质是： 1》 一个巧妙的思想 2》这个思想的数学实现
举例：经典控制理论：反馈＋传递函数 现代控制理论：状态空间＋矩阵 智能控制理论－模糊：模糊语言＋ 模糊数学
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、
“智能控制”基本理解
• 像人一样聪明或比人更聪明的去 控制
本课程的主要内容
1. 智能控制概论
2.递阶智能控制
3. 模糊控制
三
4.神经元网络控制
种 方
法
5.遗传算法及其在智能控制中的应用
6.模糊-神经网络控制
《智能控制理论与方法》 学习目的
• 1、开拓视野 • 2、扩展思维 • 3、理解基本原理，为可能的应用打下基
变化的不确定性 难以辨识 必须与被控对象集合起来作为一个整体来考虑。
3. 控制任务或目标的复杂性
控制目标和任务的多重性 时变性 任务集合处理的复杂性。
传统控制理论的局限性
（1）传统的控制理论建立在精确的数学模型基础上——用微分 或差分方程来描述。 不能反映人工智能过程：推理、分析、学习。 丢失许多有用的信息
械量（位移、速度、加速度）； 复杂系统要考虑：视觉、听觉、触觉信号，包括图形、文字、
语言、声音等信息。
为了克服传统控制理论的局限性，产生了模拟人 类思维和活动的智能控制。
3. 智能控制的组成、定义与研究内容 智能控制（IC）是自动控制（AC）和人工智能（AI）
的交集。即：
IC AC AI
AC IC AI
●机器人、智能自动化技术。
●绿色自动化技术越来越发展。
●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
企业自动化系统结构
智能控制理论与实际应用存在很大差距
PID在实际应用中仍占统治地位。
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。