仿人智能控制算法的现状及趋势

仿人智能控制从提出至今经过ｚＯ多年的发 展已经基本形成了其理论体系“］，并在实际应用 得到了发展”。以下是最近几年仿人智能控制算 法的理论研究及其应用的进展情况。
２００２年李祖枢、涂亚庆等人编写的《仿人智 能控制》【１】一书通过国防科技国书出版基金资助 出版。该书系统地论述了仿人智能控制的理论基 础和工程应用，是李祖枢等人智能控制的科研成 果的理论总结，该书为智能控制学科的发展及应 用做出了重要贡献。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆ ｈｕｍａｎ—ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ（ＨＳＩＣ）ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂｙ Ｚｈｏｕ Ｑｉｊｉａｎ ｉｎ １９７９．Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ＨＳＩＣ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｉｎ ｔｈｅｉｒ ｓｈａｐｅ ａｎｄ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｍａｎｙ ｐｒａｃｔｉｅａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｓｗｉｎｇ—ｕｐ ｃｏｎ— ｔｒｏｌ ｏｆ ｃａｒｔ—ｐｅｎｄｕｌｕｍ ｓｙｓｔｅｍ。ｅｔｃ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓ ｇｏｏｄ ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｉｅｓ ｉｎ ｒｅａｈｉｍｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｒｏｂｕｓｔ ｃｏｎｔｒ０１．ＨＳＩＣ ｈａｓ ｓｈｏｗｎ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ａｓ ａｎ ｉｄｅａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．
”次保持值；Ｅ为系统的偏差；Ｅ为偏差的变化 率；Ｅ…为第ｉ个极值。
启发式与直觉推理规则，即产生式规则ｎ 为：
ｎ一｛甜１，ｃｔ＇ｏ，∞３，埘Ｉ）
，ｆ”ｌ：ＩＦ弘ＴＨＥＮ峨 ｛ｔｃｌ２：ＩＦ轨７ＨＥＮ吼
１ｗ３：ＩＦ弘ＴＨＥＮ吼 ｌ弛：ＩＦ忸ＴＨＥＮ蛾 于是推理决策过程＜∞，ｍ，０＞表示为如下 算法
ｒ“。（ｎ一１）＋ＫｐＥ
参考文献(10条)
1.汤士华;李一平;李硕 一种新的仿人控制方法研究[期刊论文]-信息与控制 2005(03)
４仿人智能控制发展展望
仿人智能控制作为智能控制领域中的一个较 新的分支，虽然近年来从理论研究到应用方面都 得到了很大的发展，但还是一门年轻的学科。迄 今为止，从它的提出、发展到应用才只有２０多年 的时问，还不是一种非常成熟的控制算法，其理论 体系还有待进一步完善。目前对仿人智能控制所 做的工作一般都局限于运行级ＭＣ的仿人智能 控制算法。因此，仿人控制算法的发展道路还很 长。
仿人智能控制器基本的控制算法模型如下： 选择描述系统动态特性的特征模型∞为
尹＝（妒１，卿，伽，礼｝
ｒ∞１：ＥＥ＞０
·ｌ‘．
Ｉ钯：Ｅ一０，Ｅ≠０
｛
．
１怫：ＥＥ＜０
ｌ∞｝Ｅ＝０ 选择决策与控制模式节为
雪＝｛皿。，，峨）
ｒ吼：“＝“ｏ（ｎ一１）十ＫｄＥ
Ｊ
。
Ｉ吼：“一“（ｎ）一ＫＫ，∑既．，
式中，“为控制器的输出；Ｋ。为控制器的增 益系数；Ｋ为控制器的保持系数；‰（ｎ）为“的第
基本理论体系和较完善的设计方法．并且很多实际应用中获得了成功。文章详细论述了仿人智能控制算法数
学模型的推导与建立以及当前的研究现状．并提出了其分后发展的趋势。
美键词：仿人智能控制；分级递阶智能控制；动觉智能图式
中图分类号：ＴＰｌ８
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２—９５３６｛２００７）０３ ００１３—０６
收稿日期：２００７—０３—０２ 作者简介：郭光辉（１９６６一），男，四川三台人，绵阳水电校讲师，主要研究方向：自动化。
万方数据
１４
安徽职业技术学院学报
第６卷
２仿人智能控制的基本算法模型
典型的仿人智能控制系统结构采用的是高阶 产生式系统结构，它由中枢司令级ＣＰ、组织协调 级ＯＣ和单元控制级ＵＣ组成。每个单元控制器 又是一个二阶产生式系统结构，由任务自适应级 ＴＡ，参数自校正级ＳＴ和运行级ＭＣ组成。运行 控制级是目前仿人智能控制发展较完善的内容之 一。并行运行控制，是仿人智能拄制系统的最基 本的部分，直接面向实时控制过程，对于简单的控 制系统，更具有重要的地位。
Ｉ．
Ｅ一０，Ｅ≠Ｏ
Байду номын сангаас
ＥＥ＞０．ＯＲ
“幻Ｊ ｕｏ（ｎ）ＫＫｐ茧‰
ｎ’
￡Ｅ＜。，ｏＲ Ｅ一。
仿人智能控制器的运行机理： ①比例控制模式：当系统出现误差并且误差
趋向增加时，即当Ｅ·Ｅ＞０时，仿人智能控制器 产生一个比例输出Ｕ—Ｋ，·Ｅ，其中Ｋ，为比例 增益，该增益可以大大超过传统比例控制器所允 许的数值。比例控制模式运行在Ｅ＝０至Ｅ—
的方法，直接对人的控制经验、技巧和各种直觉推 理逻辑进行测辨、概括和总结；并将其编制成各种 简单实用、精度高、能实时远行的控制算法，并直 接应用于实际控制系统。这种控制算法，以模仿 人对控制对象的观察、记忆、决策等智能作为基 础，根据被调量、偏差以及偏差的变化趋势来确定 控制策略。
仿人智能控制理论中的智能控制是对控制问 题求解的二次映射的信息处理过程，即“认知”到 “判断”的定性推理过程和从“判断”到“操作”的定 量控制过程。仿人智能控制不仅具有并行、逻辑 控制和语言控制的特点，而且还具有以数学模型 为基础的传统控制的解析定量控制的特点。总结 人的控制经验，模仿人的控制行为，以产生式规则 描述其在控制方面的启发和直觉推理行为。
第８卷第３期 ２００７年９月
安徽职业技术学院学报
ＪＯＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＡＮＨＵＩ ＶＯＣＡＴＩＯＮＡＬ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＣＯＬＬＥＧＥ
Ｖ０１．６ Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．２００７
仿人智能控制算法的现状及趋势
郭光辉
（绵阳水电校，四川绵阳６２１０００）
摘要：自１９７９年周其鉴等人提出仿人智能控制器的原型算法以来，仿人智能控制已形成了较为完整的
（责任编辑：谢器）
万方数据
仿人智能控制算法的现状及趋势
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
郭光辉， GUO Guang-hui 绵阳水电校,四川,绵阳,621000
安徽职业技术学院学报 JOURNAL OF ANHUI VOCATIONCAL TECHNICAL COLLEGE 2007,6(3)
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＨＳＩＣ；ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｓｅｎｓｏｒｙ－ｍｏｔｉｏｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｓｃｈｅｍａｓ
１ 智能控制的发展及仿人智能控制的出现
随着控制技术的发展，被控对象趋于复杂化， 表现出高度的非线性和不确定性。这些复杂对象 难以用精确的数学模型描述。基于模型的传统控 制难以应对日益复杂的控制对象的需要。人们提 出了将人工智能的方法与传统控制相结合，来解 决复杂系统所面临的复杂控制难题。智能控制因 此而产生。
仿人智能控制算法已经开始应用于实践．并 且取得了很好的控制效果（如：熏庆大学所做的对 小车倒立摆的控制），不管是从其控制的实时性还 是控制的鲁棒性方面，都显示了该控制算法的优 越性及实用性。我们相信，仿人智能控制器将是 一种很理想的、很有发展前景的控制器，随着仿人 智能控制发展及其理论体系的不断完善，该控制 算法必定会得到更为广泛的应用。
２００３年重庆大学自动化学院苏宇峰和李祖 枢从对人（控制专家）宏观结构模拟和行为功能模 拟的观点出发，在已有的仿人智能控制算法和相 平面的分析方法”３基础上，提出了一种新的参数 在线自校正的仿人智能控制算法”］。
２００４年李祖枢等人运用仿人智能控制 （ＨＳＩＣ）理沦的方法，研究了直线小车三级摆系统
万方数据
统品质与增加稳定裕度。 ③开环保持模式：当到了一个新的位置以
后，此时的系统处于误差减小或者误差保持为零 时，立刻进入保持模式，减小控制作用，依靠惯性 让系统进入稳态。
上述过程完成了第一个周期的比例、抑制，保 持三元控制过程。类似的控制过程周而复始，但 第二个控制过程与第一个控制周期的作用相反。
３仿人智能控制算法的研究现状
仿人智能控制器的原型算法在１９７９年由重 庆大学周其鉴教授等人提出，１９８３年在国际上正 式发表。在国家自然科学基金的支持下，李祖枢 等人经过２０多年的努力，构建了仿人智能控制的 基本理论体系和较系统的设计方法ｎ］，并在许多 实际应用中获得成功”“］。
仿人智能控制研究的基本方法：应用控制理 论的成果和计算机技术，采用分级递阶智能控制
参考文献：
［１３李租枢，裱亚庆．仿人智能控制ＦＭ］．北京；国防工业 出版社，２００２二９８—１０２．
［２］Ｚｈｏｎｇ Ｃｈｅｎ，Ｗｅｉ Ｙａｎ，Ｇｕｏｙｕ Ｘｕ，Ｇｕａｎｊｉｅ Ｗａｎｇ． Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ．Ｈｏｎｇ Ｋｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ．
２００４ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｕ— ｔｉｌｉｔｙ Ｄｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ，Ｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈ－ ｎｏｌｏｇｉｅｓ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．２００４．６４３－－６． ［３］雷李。李祖枢，王牛．基于仿人智能控制的足球 机器人底层运动研究［Ｍ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学 学报．２００４（７），９７８—８０． ［４］Ｌｉ Ｔａｉ—ｔｕ，Ｚｈａｎｇ Ｒｕｉ，Ｃｈｅｎ Ｈｏｎｇ＾ｙａｎ，Ｌｕｏ Ｓｏｎｇ，Ａ ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｗｉｔｈ ｈｕｍａｎ－ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｗｅｉｇｈｔ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．Ｗｕｈａｎ， Ｃｈｉｎａ．Ｐｒｏ．ｏｆ ＳＰｌＥ，２００５：６０４２１． Ｉｓ］壬 佳．仿人智能控制算法研究［Ｊ］，江苏：南京理工 大学硬士论文，２００２：７—１８． ［６３ Ｌｉ Ｚｕ—ｓｈｕ。Ｚｈａｎｇ Ｈｕａ．Ｗｅｎ Ｙｏｎｇ－ｌｉｎｇ．Ｗａｎｇ Ｇｕｉ— ｐｉｎｇ．Ｈｕｍａｎ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｅｎｓｏｒｙ－ｍｏｔｏｒ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｓｃｈｅｍａｓ．Ｈａｎｇｚｈｏｕ。Ｃｈｉ— ｎａ，Ｆｉｆｔｈ Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ａｕｔｏｒｎａｔｉｏｎ（ＩＥＥＥ Ｃａｔ．Ｎｏ．０４ＥＸ７８８）．２００４：２４２３ —７． ［７］Ｘｉｅ Ｊｉａｎ，Ｌｉ Ｚｕ—ｓｈｕ．Ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｍｏｔｉｏｎ ｅｏＤｔｒｏｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ－ｌｉｎｋ ｇｙｍｎａ．ｓｔｉｅ ｒｏｂｏｔ Ｏｎ ｈｏｔ注ｏｎｔａｌ ｈａｔ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．２００３ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎｓ— ｆｉｏｎａＩ Ｃｏｎｌｅｒｅｎｅｅ ｏｎ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ，Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（ＩＥＥＥ Ｃａｔ．Ｎｏ．０３ＥＸ７０７）． ２００３．８８—７． ［８］苏字蜂．李祖枢，一种新的参数在线自校正仿人智 能控制算法，工业控制计算机．２００３，１６（１１）：２９— ３１． ［９２李祖枢，但远宏，温水玲，张华．小车三级摆摆起 倒立的仿人智能控制口］．华中科技大学学报（自然 科学版），２００４（１）：３８—４１． Ｄｏ］汤士华，李一平，李硕．一种新的仿人控制方法 研究［Ｊ］．信息与控制ｔ２００５，３４（３）ｔ３６０—３６４．
Ｅ。，区间，Ｅｍ为误差出现的第一次极值。当Ｅ
值达到了Ｅ。：，后，该闭环负反馈比例控制立即结 束，进入抑制过程。
②增益抑制控制模式：这是当系统误差达到 第一次极值Ｅ■，以后所施加的一种阻尼作用，即 把原来的高比例增益Ｋ，乘上一个小于１的因子
耳，使其增益降低。因此，在到达已。，时的控制
Ｎ
为：“。（”）一ＫＫ，∑Ｂ，，，抑制控制有助于改善系
第３期
郭光辉：仿人智能控制算法的现状厦趋势
１５
（ＣＴＰＳ）的摆起倒立控制问题Ｍ。通过对ＣＴＰＳ 运动的物理过程分析，模仿人控制器的特点，设计 了ＣＴＰＳ的ＨＳＩＣ控制器的动觉智能图式。
２００５年，中国科学院沈阳自动化研究所、中 国科学院研究生院的汤士华等人…１以模拟人对 混水阀的调节过程为基础，提出一种新的仿人控 制算法。