智能控制概述课件.ppt

1、LOGO智能控制理论与技术智能控制理论与技术本课程的主要内容1.智能控制概论2.模糊控制3.神经元网络控制4.模糊-神经网络控制 1.控制理论和应用发展的概况控制理论和应用发展的概况 2.传统控制理论的局限性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智能与智能控制的定义 6.智能控制研究的主要内容智能控制研究的主要内容 7.智能控制的分类智能控制的分类智能控制概论1.1.控制理论和应用发展的概况控制理论和应用发展的概况控制理论的发展始于控制理论的发展始于Wat

2、tWatt飞球调节蒸汽机以后的飞球调节蒸汽机以后的100100年。年。1.20年代以返馈控制理论为代表，形成经典控制理论，著名的年代以返馈控制理论为代表，形成经典控制理论，著名的 控制科学家有：控制科学家有：Black,Nyquist,Bode.2.随着航空航天事业的发展随着航空航天事业的发展,5060年代形成以多变量控制为特年代形成以多变量控制为特 征的现代控制理论征的现代控制理论,主要代表有主要代表有:Kalman 的滤波器的滤波器,Pontryagin 的极大值原理的极大值原理,Bellman 的的 动态规划动态规划,和和Lyapunov 的稳定性理论的稳定性理论.3.70年代初年代初,

3、以分解和协调为基础以分解和协调为基础,形成了大系统控制理论形成了大系统控制理论,用于复用于复 杂系统的控制杂系统的控制,重要理论有递阶控制理论、分散控制理论、队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。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。2.2.传统控制理论的局限性传统控制理论的局限性 随着随着复杂系统复杂系统的不断涌现，传统控制理论越来越多地的不断涌现，传统控制理论越来越多地显示它的局限性显示它的局限性。什么叫复杂系统？其特征表现为：什么叫复杂系统？其特征表现为：1 1、控制对象的复杂性、控制对象的复

4、杂性2 2、环境的复杂性、环境的复杂性3 3、控制任务或目标的复杂性、控制任务或目标的复杂性 模型的不确定性模型的不确定性 高度非线性高度非线性 分布式的传感器和执行机构分布式的传感器和执行机构 动态突变动态突变 多时间标度多时间标度 复杂的信息模式复杂的信息模式 庞大的数据量和严格的性能指标庞大的数据量和严格的性能指标1 1、控制对象的复杂性、控制对象的复杂性2 2、环境的复杂性、环境的复杂性 环境变化的不确定性环境变化的不确定性 难以辨识难以辨识 必须与被控对象集合起来作为一个整体来考虑必须与被控对象集合起来作为一个整体来考虑3 3、控制任务或目标的复杂性、控制任务或目标的复杂性 控制目标

5、和任务的多重性控制目标和任务的多重性 时变性时变性 任务集合处理的复杂性任务集合处理的复杂性。3.3.智能控制的组成、定义与研究内容智能控制的组成、定义与研究内容二元论二元论 智能控制（智能控制（ICIC）是是自动控制（自动控制（ACAC）和和人工智能（人工智能（AIAI）的交集。的交集。AIACICAIACIC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，应把考虑更高层次上的调度、规划和管理，应把运筹学（运筹学（OROR）结合进去。即：结合进去。即：ACORAIIC三元论三元论 动 力 学 动 态 反 馈优 化 动 力 学 动 态 反 馈控控 制制 信 号 处 理 形 式 语 言

6、启 发人人 工工 智智 能能 记 忆 学 习 运运 筹筹 学学 规 划 调 度 管 理 智 能 管 理 控 制 协 调基于三元论的智能控制基于三元论的智能控制 4.4.智能控制的发展智能控制的发展 5.5.智能与智能控制的定义智能与智能控制的定义 按系统的一般行为特征定义(Albus)什么叫智能？有不同的定义：在不确定环境中，作出合适动作的能力。合适动作是指在不确定环境中，作出合适动作的能力。合适动作是指增加成功的概率增加成功的概率 ，成功就是达到行为的子目标，以支持，成功就是达到行为的子目标，以支持系统实现最终目标。系统实现最终目标。！？低级智能低级智能：感知环境，作出决策，控制行为高级智能

7、高级智能：理解和觉察能力，在复杂和险恶环境环境中进行 选择的能力，力求生存和进步。按人类的认知的过程定义(A.Meystel)智能是系统的一个特征，当智能是系统的一个特征，当集中注意力集中注意力（Focusing Attention)Focusing Attention)、组合组合搜索搜索(Combinatorial Search)(Combinatorial Search)、归纳归纳 （Generalization)Generalization)过程作用于系统输过程作用于系统输入，并产生系统输出时，就表现为智能入，并产生系统输出时，就表现为智能。系统输入系统输出智能集中注意力组合搜索归纳FA

8、CSG 按机器智能定义(Saridis)机器智能是把信息进行机器智能是把信息进行分析分析、组织、处理组织、处理，并把它转换成知识的过程。，并把它转换成知识的过程。知识就是所得到的结构性信息，它可用来使机器执行特定的任务，以消除知识就是所得到的结构性信息，它可用来使机器执行特定的任务，以消除该任务的不确定性或盲目性，达到最优或次优的结果。该任务的不确定性或盲目性，达到最优或次优的结果。信信息息信信息息分析组织处理知知识识信信息息机器智能机器智能智能控制的定义 智能控制密切相关智能系统必是控制系统智能系统必是控制系统控制系统必需具有智能控制系统必需具有智能1.按一般行为特征定义按一般行为特征定义

9、智能控制是有知识的智能控制是有知识的“行为舵手行为舵手”，它把知识和反馈，它把知识和反馈结合起来，形成感知结合起来，形成感知交互式、以目标导向的控制系统。交互式、以目标导向的控制系统。系统可以进行规划、决策，产生有效的系统可以进行规划、决策，产生有效的、有目的的行为，、有目的的行为，在不确定环境中，达到既定的目标。在不确定环境中，达到既定的目标。2.按人类的认知的过程定义按人类的认知的过程定义 智能控制是一种计算上的有效过程智能控制是一种计算上的有效过程,在非完整的指标下，在非完整的指标下，通过最基本的操作，即归纳（通过最基本的操作，即归纳（G）、集注（）、集注（FA）、和组合）、和组合操作（

10、操作（CS），把不确定的复杂系统引向规定的目标。），把不确定的复杂系统引向规定的目标。3.按机器智能定义按机器智能定义 智能控制是认知科学、多种数学编程和控制技术的结合。它把施加于系统的各种算法和数学与语言方法融为一体。6.6.智能控制研究的主要内容智能控制研究的主要内容 智能控制系统基本结构和机理的研究智能控制系统基本结构和机理的研究 混合系统的建模和控制混合系统的建模和控制 基于模糊集合、神经元网络、遗传算法、进化算法等基于模糊集合、神经元网络、遗传算法、进化算法等 智能控制器的开发和研究智能控制器的开发和研究。智能计算和软计算的开发和研究智能计算和软计算的开发和研究 自组织、自学习的结构和方法的研究自组织、自学习的结构和方法的研究 基于多代理基于多代理(Multi-agent)智能控制系统智能控制系统 的开发和研究的开发和研究 智能控制系统应用的研究智能控制系统应用的研究 2 2）基于连接的智能控制系统）基于连接的智能控制系统神经元网络控制系统神经元网络控制系统3 3）混合智能控制系统）混合智能控制系统模糊神经网络智能控制系统模糊神经网络智能控制系统4 4）基于行为的智能控制系统）基于行为的智能控制系统由多传感器组成的各种机器人由多传感器组成的各种机器人1 1）基于规则的智能控制系统）基于规则的智能控制系统 模糊控制系统模糊控制系统7.7.智能控制的分类智能控制的分类