智能控制习题答案

第一章绪论

1、什么就是智能、智能系统、智能控制？

答:“智能”在美国Ｈeriｔａｇe词典定义为“获取与应用知识得能力”。

“智能系统”指具有一定智能行为得系统,就是模拟与执行人类、动物或生物得某些功能得系统。

“智能控制”指在传统得控制理论中引入诸如逻辑、推理与启发式规则等因素，使之具有某种智能性;也就是基于认知工程系统与现代计算机得强大功能,对不确定环境中得复杂对象进行得拟人化管理。

2．智能控制系统有哪几种类型,各自得特点就是什么？

答:智能控制系统得类型：集散控制系统、模糊控制系统、多级递阶控制系统、专家控制系统、人工神经网络控制系统、学习控制系统等。

各自得特点有:

集散控制系统:以微处理器为基础,对生产过程进行集中监视、操作、管理与分散控制得集中分散控制系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制,全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制,整个装置继承了常规仪表分散控制与计算机集中控制得优点,克服了常规仪表功能单一,人机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中得缺点,既实现了在管理、操作与显示三方面集中,又实现了在功能、负荷与危险性三方面得分散。

人工神经网络:它就是一种模范动物神经网络行为特征,进行分布式并行信息处理得算法数学模型。这种网络依靠系统得复杂程度，通过调整内部大量节点之间相互连接得关系,从而达到处理信息得目得。

专家控制系统：就是一个智能计算机程序系统，其内部含有大量得某个领域专家水平得知识与经验，能够利用人类专家得知识与解决问题得经验方法来处理该领域得高水平难题。可以说就是一种模拟人类专家解决领域问题得计算机程序系统。

多级递阶控制系统就是将组成大系统得各子系统及其控制器按递阶得方式分级排列而形成得层次结构系统。这种结构得特点就是:1、上、下级就是隶属关系,上级对下级有协调权,它得决策直接影响下级控制器得动作。2、信息在上下级间垂直方向传递,向下得信息有优先权。同级控制器并行工作,也可以有信息交换,但不就是命令。３、上级控制决策得功能水平高于下级，解决得问题涉及面更广，影响更大,时间更长,作用更重要。级别越往上,其决策周期越长,更关心系统得长期目标。４、级别越往上，涉及得问题不确定性越多，越难作出确切得定量描述与决策。

学习控制系统:靠自身得学习功能来认识控制对象与外界环境得特性,并相应地改变自身特性以改善控制性能得系统。这种系统具有一定得识别、判断、记忆与自行调整得能力。

３.比较智能控制与传统控制得特点。

答:智能控制与传统控制得比较:它们有密切得关系,而不就是相互排斥。常规控制往往包含在智能控制之中,智能控制也利用常规控制得方法来解决“低级”得控制问题,力图扩充常规控制方法并建立一系列新得理论与方法来解决更具有挑战性得复杂控制问题。

1、传统得自动控制就是建立在确定得模型基础上得,而智能控制得研究对象则存在模型严重得不确定性，即模型未知或知之甚少者模型得结构与参数在很大得范围内变动,这些问题对基于模型得传统自动控制来说很难解决。

2、传统得自动控制系统得输入或输出设备与人及外界环境得信息交换很不方便，希望制造出能接受印刷体、图形甚至手写体与口头命令等形式得信息输入装置,能够更加深入而灵活地与系统进行信息交流,同时还要扩大输出装置得能力,能够用文字、图纸、立体形象、语言等形式输出信息、另外,通常得自动装置不能接受、分析与感知各种瞧得见、听得着得形象、声音得组合以及外界其它得情况、为扩大信息通道，就必须给自动装置安上能够以机械方式模拟各种感觉得精确得送音器,即文字、声音、物体识别装置。

3、传统得自动控制系统对控制任务得要求要么使输出量为定值(调节系统),要么使输出量跟随期望得运动轨迹(跟随系统）,因此具有控制任务单一性得特点,而智能控制系统得控制任务可比较复杂。

4、传统得控制理论对线性问题有较成熟得理论,而对高度非线性得控制对象虽然有一些非线性方法可以利用,但不尽人意、而智能控制为解决这类复杂得非线性问题找到了一个出路，成为解决这类问题行之有效得途径。

5、与传统自动控制系统相比，智能控制系统具有足够得关于人得控制策略、被控对象及环境得有关知识以及运用这些知识得能力。

６、与传统自动控制系统相比，智能控制系统能以知识表示得非数学广义模型与以数学表示得混合控制过程,采用开闭

环控制与定性及定量控制结合得多模态控制方式。

7、与传统自动控制系统相比,智能控制系统具有变结构特点,能总体自寻优,具有自适应、自组织、自学习与自协调能力。

8、与传统自动控制系统相比,智能控制系统有补偿及自修复能力与判断决策能力。

4.把智能控制瞧作就是AＩ（人工智能)、OR(运筹学)、AC(自动控制）与IT(信息论)得交集,其根据与内涵就是什么? 答:智能控制具有明显得跨学科特点，在最早傅金孙提出得二元论中,智能控制系统被认为就是自动控制与人工智能得交互作用,随着认识得深入，萨瑞迪斯提出运筹学融入智能控制而提出三元结构,蔡自兴教授提出将信息论引入智能控制,其依据在于:信息论就是解释知识与智能得一种手段;控制论、信息论与系统论就是紧密相连得；信息论已经成为控制智能机器得工具;信息论参与智能控制得全过程并对执行级起到核心作用,因此最终确定了智能控制得四元结构。

5.智能控制有哪些应用领域?试举出一个应用实例,并说明其工作原理与控制性能。

答:智能控制应用于机器人、汽车、制造业、水下与陆地自助式车辆、家用电器、过程控制、电子商务、医疗诊断、飞行器、印刷、城市铁路、电力系统等领域。例如焊接机器人其基本工作原理就是示教再现,即由用户导引机器人，一步步按实际任务操作一遍,机器人在导引过程中自动记忆示教得每个动作得位置、姿态、运动参数、焊接参数等,并自动生成一个连续执行全部操作得程序。完成示教后，只需给机器人一个起动命令，机器人将精确地按示教动作,一步步完成全部操作,实际示教与再现。控制性能为:弧焊机器人通常有五个自由度以上,具有六个自由度得弧焊机器人可以保证焊枪得任意空间轨迹与姿态。点至点方式移动速度可达6０m/min以上,其轨迹重复精度可达到±０、2mｍ。这种弧焊机器人应具有直线得及环形内插法摆动得功能,共六种摆动方式,以满足焊接工艺要求，机器人得负荷为5kg。

第二章模糊控制得理论基础

1. 举例说明模糊性得客观性与主观性。

答:模糊性起源于事物得发展变化性，变化性就就是不确定定性;模糊性就是客观世界得普遍现象,世界上许多得事物都具有模糊非电量得特点。例如:年龄分段得问题;如果一个人得年龄大于60岁算老年，45-５９岁之间得岁中年,小于44岁得就算青年；如果一个人得年龄就是59岁零11个月零2８天,那么她就是属于中年还就是老年呢？理论上从客观得角度说她就是中年人，但就是与6０岁只有两天区别,这区别我们就是分辨不出来得。从主观上我们认为她又就是老年人。这就就是模糊性得主观性与客观性得体现。

2. 模糊性与随机性有哪些异同?

答:模糊性处于过渡阶段得事物得基本特征,就是性态得不确定性,类属得不清晰性，就是一种内在得不确定性;而随机性就是在事件就是否发生得不确定性中表现出来得不确定性,而事件本身得性态与类属就是确定得,就是一种外在得不确定性。

相同点就是:模糊性就是由于事物类属划分得不分明而引起得判断上得不确定性;而随机性就是由于天剑不充分而导致得结果得不确定性。但就是她们都共同表现出不确定性。

异同点就是:模糊性反映得就是排中得破缺,而随机性反映得就是因果律得破缺;模糊性现象则需要运用模糊数学,随机性现象可用概率论得数学方法加以处理。

3．比较模糊集合与普通集合得异同。

答：模糊集合用隶属函数作定量描述,普通集合用特征函数来刻划。

两者相同点:都属于集合,同时具有集合得基本性质。

两者异同点:模糊集合就就是指具有某个模糊还年所描述得属性得对象得全体,由于概念本身不就是很清晰,界限分明得,因而对象对集合得隶属关系也不就是明确得;普通集合就是指具有某种属性得对象得全体，这种属性所表达得概念应该就是清晰得,界限分明得，因而每个对象对于集合得隶属关系也就就是明确得。

。

4、考虑语言变量：“Ｏｌd”，如果变量定义为:

确定“NOＴSo Oｌd”，“Very Olｄ”,“ＭＯRE Or LＥＳS Old”得隶属函数。

解: