第一章 智能概论

1、计算机智能控制计算机智能控制 胡玉琦 1 第一章第一章 概论概论 1-1 1-1 引言引言 1-21-2 自动控制的一般概念自动控制的一般概念 1-3 1-3 开环控制和闭环控制开环控制和闭环控制 1-4 1-4 控制系统的分类控制系统的分类 1-5 1-5 对控制系统的基本要求对控制系统的基本要求 1-61-6 计算机控制计算机控制 1-7 1-7 传统控制系统的研究方法传统控制系统的研究方法 1-8 1-8 自动控制理论的发展史自动控制理论的发展史 1-9 1-9 智能控制论智能控制论 1-10 1-10 智能控制的几个重要分支智能控制的几个重要分支 1-11 1-11 智能控制系统的构成

2、原理智能控制系统的构成原理 1-12 1-12 智能控制系统研究的数学工具智能控制系统研究的数学工具 2 导弹命中目标、人造卫星按预定轨道运行、宇宙 飞船对接、返回仓返回 例1. 人工控制炉温人工控制炉温 自动控制的一般概念自动控制的一般概念 人工炉温控制框图人工炉温控制框图 输入信号 （期望炉温） 输出信号 （实际炉温） 脑 （计算、比较） 放大、执行 （手臂、手） 被控对象 （电热丝、炉子） 测量 （眼睛） 5 控制的实质控制的实质：检测偏差和纠正偏差检测偏差和纠正偏差 炉温自动控制炉温自动控制 6 控制过程：控制过程： 1 炉温由热电偶转换为对应的电压炉温由热电偶转换为对应的电压ub 2

3、期望的炉温由电压期望的炉温由电压ur给定，并与实际温度给定，并与实际温度ub 比较得到温度偏差信号比较得到温度偏差信号u ur ub 3 3 温度偏差信号经电压、功率放大后，用以驱温度偏差信号经电压、功率放大后，用以驱 动执行电动机，并通过传动机构拖动调压器动动执行电动机，并通过传动机构拖动调压器动 触头。当温度偏高时，动触头向减小电压的方触头。当温度偏高时，动触头向减小电压的方 向运动，反之加大电压，直到温度达到给定值向运动，反之加大电压，直到温度达到给定值 为止，此时，偏差为止，此时，偏差u =0=0，电机停止转动。，电机停止转动。 7 炉温自动控制流程炉温自动控制流程 b u u+ _

4、实际温度 电压放大器功率放大器炉子 热电偶 电机、减速器、 调压器 期望温度 r u 8 控制的实质控制的实质：检测偏差和纠正偏差检测偏差和纠正偏差 从从炉温炉温控制系统工作过程定义变量：控制系统工作过程定义变量： 给定量位于系统的输入端，称为给给定量位于系统的输入端，称为给系统输入量系统输入量，也，也 称为称为参考输入量参考输入量（信号）。（信号）。 被控制量位于系统的输出端，称为被控制量位于系统的输出端，称为系统输出量系统输出量。 输出量（全部或一部分）通过测量装置返回系统的输出量（全部或一部分）通过测量装置返回系统的 输入端，使之与输入量进行比较，产生输入端，使之与输入量进行比较，产生偏

5、差偏差信号。信号。 输出量的返回过程称为输出量的返回过程称为反馈反馈。返回的全部或部分输。返回的全部或部分输 出信号称为出信号称为反馈信号反馈信号。 显然：显然： 反馈控制反馈控制建立在建立在偏差基础偏差基础上，其控制上，其控制 方式是方式是“检测偏差再纠正偏差检测偏差再纠正偏差”。 控制系统的工作原理控制系统的工作原理： n检测输出量（被控制量）的实际值；检测输出量（被控制量）的实际值； n将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比 较得出偏差；较得出偏差； n用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得 输出量维持期

6、望的输出。输出量维持期望的输出。 n系统能在存在无法预计扰动的情况下，自动系统能在存在无法预计扰动的情况下，自动 减少系统的输出量与参考输入量之间的偏差减少系统的输出量与参考输入量之间的偏差 ，故称之为，故称之为反馈控制反馈控制。 ug 1 2 ua ij n 3 ugn 功 率 放大器 直 流 电动机 工作 机械 例例2. 2.车床主轴的直流电动机转速控制系统车床主轴的直流电动机转速控制系统 功 率 放大器 ug ua ij n ub 测速发电机 n 干 扰 转 矩 n 功 率 放 大 器 直 流 电 动 机 工 作 机 械 加 法 器 ug 测 速 发 电 机 l例例3. 3.雷达导引随动

7、控制系统雷达导引随动控制系统 ua ij n ue c uur 1 2r i 减 速 器 控制目标：输出轴始终紧紧跟踪输入轴变化。 由于输入轴的位置无法预先确定位置随动系统。 图16 随动系统的原理图 输 入 轴输 出 轴 rue 电 位 器 (比 较 器 ) 放 大 器电 动 机减 速 器 uac 小结 自动控制要解决的基本问题自动控制要解决的基本问题 如何使被控制量按照给定量的变化规律变化，就 是一个控制系统要解决的基本问题。 解决方法解决方法 16 自动控制系统自动控制系统在没有人直接参与的情在没有人直接参与的情 况下，利用控制装置对被控对象进行控制况下，利用控制装置对被控对象进行控制

8、操纵，使被控量按照参考输入保持常值或操纵，使被控量按照参考输入保持常值或 者跟随参考输入的变化规律而变化的系统。者跟随参考输入的变化规律而变化的系统。 自动控制理论自动控制理论研究自动控制共同规律研究自动控制共同规律 的一门科学，包括：工程控制论、生物、的一门科学，包括：工程控制论、生物、 经济、社会控制论。经济、社会控制论。 17 一.开环控制 控制装置与被控对象之间只有顺向作用 而没有反向联系的控制。 开环控制系统 二. 闭环控制 开环和闭环：开环和闭环：实际的控制系统按有无反馈作用来界定实际的控制系统按有无反馈作用来界定 反馈：反馈：输出量送回至输入端并与输入信号比较的过程输出量送回至输

9、入端并与输入信号比较的过程 负反馈：负反馈：反馈的信号是与输入信号相减而使偏差越来越小反馈的信号是与输入信号相减而使偏差越来越小 三.开环控制与反馈控制的比较 开环开环 优点优点: 系统结构简单，调试容易。系统结构简单，调试容易。 缺点：缺点：不能自动修正被控制量的偏离，系统的不能自动修正被控制量的偏离，系统的 元件参数变化以及外来的未知扰动对控制精度元件参数变化以及外来的未知扰动对控制精度 影响较大，抗干扰能力差。影响较大，抗干扰能力差。 闭环闭环 优点：优点：具有自动修正被控制量出现偏离的能力，具有自动修正被控制量出现偏离的能力， 可以修正元件参数变化以及外界扰动引起的误差，可以修正元件参

10、数变化以及外界扰动引起的误差， 控制精度高，抗干扰能力强。控制精度高，抗干扰能力强。 缺点：缺点：被控量可能出现振荡，甚至发散。被控量可能出现振荡，甚至发散。 1.1.按输入信号分类：按输入信号分类： 定值控制系统定值控制系统 伺服系统（随动系统）伺服系统（随动系统） 程序控制系统程序控制系统 2.2.按系统是否满足叠加原理按系统是否满足叠加原理 线性系统与非线性系统线性系统与非线性系统 3.3.按系统控制器是否采用计算机按系统控制器是否采用计算机 计算机（数字）控制系统与模拟系统计算机（数字）控制系统与模拟系统 4.4.按控制对象的范畴按控制对象的范畴 运动控制系统与过程控制系统运动控制系统

11、与过程控制系统 5.5.按系统参数是否随时间变化按系统参数是否随时间变化 时变系统和定常系统时变系统和定常系统 稳定性（前提）稳定性（前提） 快速性（动态性能）快速性（动态性能） 准确性（稳态精度）准确性（稳态精度） 1-5 1-5 对控制系统的基本要求对控制系统的基本要求 1 稳定性 对一个能正常工作的线性定常系统来说，在动 态响应过程中，可以允许产生振荡现象，但其振幅 度必须是逐渐衰减的，即系统的被控变量在围绕其 平衡位置振荡若干次后，应能稳定到平衡位置，这 种系统称为稳定系统。 (a)(b)(c)(d) x(t) 1 0 t y(t) 1 0 t y(t) 1 0 t y(t) 1 0

12、t 1 2 注： 稳定性是控制系统正常工作的先决条件。 由系统结构和参数决定，与外界因素无关。 2 快速性 输出量和输入量产生偏差时，系统消除这种 偏差的快慢程度。表征系统的动态性能。 3 准确性 即稳态精度，用系统的稳态误差来表征。 稳态误差是控制系统响应的稳态值与其希望 值之差。 C() C(t) 2 t 0 r(t) t 0 1(t) 超调量 调整时间 t|c(t)|,c % )|c( )|c(c p 0sup 100 max max 振荡次数 上升时间峰值时间 r t p t s t 描述快速性和精确性描述快速性和精确性 注： 1 不同性质的控制系统，对稳定性、精确 性和快速性要求各有

13、侧重； 2 系统的稳定性、精确性、快速性相互制 约，应根据实际需求合理选择。 计算机控制计算机控制 p引言引言 p系统组成系统组成 p控制机与通用机区别控制机与通用机区别 p系统特点系统特点 p系统发展趋势系统发展趋势 28 p 引言引言 计算机用于工程控制：工业生产制造, 轧机控制、 航天器控制。 在计算机控制推广应用的实践中，总结了系统分 析设计的理论和方法以及工程实现技术，使计算 机控制成为以控制理论和计算机技术为基础的一 门新的工程科学技术。 29 典型的计算机反馈控制系统框图典型的计算机反馈控制系统框图 计 算 机 给 定 值被 控 量 数 字 控 制 器 模 /数 转 换 数 /模

14、 转 换 执 行 机 构 被 控 对 象 检 测 装 置 30 31 t 0 T02T03T0 4T05T06T0 )( * t h C - r A/D 计算机D/A被控对象 T0 m 保持器 计算机控制系统的控制过程计算机控制系统的控制过程 (1)实时数据采集。对被控制量的瞬时值进行检测， 并且将采样结果输入到计算机。 (2)实时决策。对输入的实时给定值与被控量的数值 进行处理后，按照预先规定的控制规律进行运算，则 称实时决策，或简称决策。 (3)实时控制。根据实时决策结果，实时地对执行装 置发出控制信号。 (4) 信息管理。随着网络技术和控制策略的发展， 信息共享和管理也介入到控制系统之中

15、。 测、算、控、管 实时 32 33 控制过程 采样周期(s) 流量 1 压力5 液面5 20 温度 p系统组成系统组成 硬件组成硬件组成 主机主机 外部设备外部设备 过程输入输出设备（过程输入输出设备（PIOPIO设备）设备） 广义被控对象广义被控对象 34 外部接口及设备 微 处 理 机 监视及报 警设备 输入接口 常规外围设备 操 作 控 制 台 BUS 输出接口 外存储器 输入通道 信号变换 电 路 输出通道 信号变换 电 路 控 制 监 测 对 象 35 软件组成软件组成 系统软件：系统软件：通用性软件，数据结构通用性软件，数据结构OSOS数据库系数据库系 统统 公共服务软件（各种语

16、言编译公共服务软件（各种语言编译/ /程序诊断程序诊断/ /网络网络 通信软件）。通信软件）。 应用软件：应用软件：在系统软件支持下实现各种应用功能在系统软件支持下实现各种应用功能 的专用程序，由设计人员据硬件、软件环境开发的专用程序，由设计人员据硬件、软件环境开发 编写，如编写，如PLCPLC。 控制程序：控制程序：预先设计的控制算法，对象运行工预先设计的控制算法，对象运行工 况反映给控制程序，控制程序产生控制信号驱况反映给控制程序，控制程序产生控制信号驱 动执行装置，其优劣影响控制品质动执行装置，其优劣影响控制品质 过程输入过程输入/ /输出接口程序：输出接口程序：与通道硬件配合，与通道硬

17、件配合， 实现计算机与对象之间的数据信息传递实现计算机与对象之间的数据信息传递 36 p 控制机与通用机区别控制机与通用机区别 结构上结构上 技术性能上：技术性能上： 实时响应能力实时响应能力 抗干扰、可靠抗干扰、可靠 MTBF(MTBF(平均无故障时间平均无故障时间) )要求要求 37 p工业控制系统发展趋势工业控制系统发展趋势 随着计算机本身而发展随着计算机本身而发展 随着控制理论而发展随着控制理论而发展 工业控制系统发展趋势工业控制系统发展趋势 1 1 以工业以工业PCPC为基础的低成本工业控制自动化将成为为基础的低成本工业控制自动化将成为 主流；主流； 2 2 PLCPLC在向微型化；

18、在向微型化； 3 3 面向测控管一体化设计的集散控制系统（面向测控管一体化设计的集散控制系统（DCSDCS），）， 网络化，有线和无线结合；网络化，有线和无线结合； 现场总线（现场总线（FCSFCS：FieldbusFieldbus ControlControl SystemSystem）；）； 4 4 智能化，智能化， 先进的控制算法。先进的控制算法。 38 1-7 1-7 传统控制系统的研究方法及内容传统控制系统的研究方法及内容 研究方法研究方法： 建立数学模型建立数学模型系统性能分析系统性能分析设计设计 Ua 解： 的系统运动方程 为输出量时及角位移动机输出轴角速度为输入变量和分别以电

19、以电枢电压统，如图所示，试列写设有带载直流电动机系例 消去中间变量得： 磁力矩为在恒定磁场中产生的电电枢电流 ，当电动机空载时， 成正比，即而电动机的反电动势与 运动方程为： 流电动机电枢回路的根据基尔霍夫定律，直 iCMi 0M CeE UEiR M L aa fM dt d J dt di La 可可得得相相应应运运动动方方程程。为为输输出出量量，则则根根据据关关系系若若以以 ）（）（ ，则则由由牛牛顿顿定定律律有有时时，当当电电动动机机输输出出轴轴带带负负载载 ）（）（ dt d MR dt dM LUCCCfR dt d fLJR dt d JL dt La L aaMeMaaaa 2

20、 2 L L aMeMaaa 2 2 a M-f-M dt d J 0M UCCCfR dt d fLJR d JL 42 )()(.)()( )()(.)()( 01 1 1 1 01 1 1 1 trbtr dt d btr dt d btr dt d b tcatc dt d atc dt d atc dt d a m m m m m m n n n n n n 已知以c(t )为输出量，r(t )为输入量 的线性定常系统的微分方程一般表达式 为 43 ( (a an ns s n n+ +a an-1 n-1 s s n-1 n-1 + +a a1 1s s+ +a a0 0)C()C

21、(s s) ) =( =(b bm ms s m m+ +b bm-1 m-1 s s m-1 m-1 + +b b1 1s s+ +b b0 0) )R R( (s s) ) 01 1 1 01 1 1 . . )( )( )( asasasa bsbsbsb sR sC sG n n n n m m m m 各种数学模型之间的关系各种数学模型之间的关系 线性系统线性系统 传递函数传递函数微分方程微分方程频率特性频率特性 拉氏拉氏 变换变换 傅氏傅氏 变换变换 闭环系统的方框图闭环系统的方框图 N(s) B(s) G2(s) H(s) G1(s) R(s)E(s)C(s) 1 1 s K s

22、 K2 sR sC 二阶系统时域响应 22 2 2 nn n ss sR sC 2 21 n KK n 2 1 二阶系统极点分布 2 21 1j , nn ss 0123456789 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Time (sec) C(t) p M r t p t s t %2%5或 0200400600800100012001400 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 不同阻尼比 50 G(s) R(s) E(s) E(z) C(z)R(z) B(s) Go(s) U(z) Gh(s)Gh(s)D(s) C(s) C -

23、r A/D 计算机D/A被控对象 T0 m 保持器 1-81-8 自自动控制理论动控制理论的的发展发展史史 （1 1）2020世纪世纪40 -6040 -60年代，经典控制理论阶段。年代，经典控制理论阶段。 对象：单输入单输出的线性定常系统；对象：单输入单输出的线性定常系统； 依赖于系统的精确数学模型；依赖于系统的精确数学模型； 理论基础和方法：传递函数、频率特性、根轨迹；理论基础和方法：传递函数、频率特性、根轨迹； 控制原理：负反馈控制，控制原理：负反馈控制，“自动调节原理自动调节原理”； 研究目标：闭环系统达到预期的动态、静态性能；研究目标：闭环系统达到预期的动态、静态性能； 工程实用方法

24、：工程实用方法：PIDPID调节原理和调节原理和PIDPID调节器设计方调节器设计方 法、前馈补偿；法、前馈补偿； 51 （2 2） 20 20世纪世纪6060年代末，现代控制理论阶段。年代末，现代控制理论阶段。 动力：航天器等空间技术的发展要求高性能、高精动力：航天器等空间技术的发展要求高性能、高精 度的复杂控制系统；计算机发展提供了必要的技术度的复杂控制系统；计算机发展提供了必要的技术 手段；手段； 对象：多变量、变参数、非线性、连续的或离散的；对象：多变量、变参数、非线性、连续的或离散的； 依赖于系统的精确的数学模型，但把原来直接根据依赖于系统的精确的数学模型，但把原来直接根据 受控系统

25、机理特性的建模方法，向基于参数估计和受控系统机理特性的建模方法，向基于参数估计和 系统辨识理论的建模方法拓展了；系统辨识理论的建模方法拓展了； 描述方法：在时间域内应用状态方程，利于计算机描述方法：在时间域内应用状态方程，利于计算机 运算；运算； 系统结构：多环、自适应环、学习环等；系统结构：多环、自适应环、学习环等； 控制策略：最优控制、系统辨识、自适应控制、鲁控制策略：最优控制、系统辨识、自适应控制、鲁 棒控制，自校正控制；棒控制，自校正控制； 52 （3 3）复杂的任务要求：）复杂的任务要求：传统的控制系统中，控制的 任务要求输出为定值（调节系统）或者要求输出量跟 踪期望的运动轨迹（跟踪

26、系统），因此控制任务比较 单一。但对于复杂的控制任务，如智能机器人系统、 复杂工业过程控制系统、航空航天控制系统、社会经 济管理系统等传统的控制理论都无能为力。 （2 2）高度非线性）高度非线性：传统控制理论中，线性系统理论比传统控制理论中，线性系统理论比 较成熟，对于具有高度非线性的控制对象，虽然也有较成熟，对于具有高度非线性的控制对象，虽然也有 一些非线性方法可供使用，但目前非线性控制理论还一些非线性方法可供使用，但目前非线性控制理论还 很不成熟，有些方法又过于复杂，无法广泛应用；很不成熟，有些方法又过于复杂，无法广泛应用； （1 1）不确定性的模型）不确定性的模型：传统控制是基于模型的控

27、制，传统控制是基于模型的控制， 传统控制通常认为模型是已知的或通过辨识可以得到传统控制通常认为模型是已知的或通过辨识可以得到 的，对于不确定性的模型，应用智能控制；的，对于不确定性的模型，应用智能控制； （3）20世纪世纪70年代后期，智能控制理论年代后期，智能控制理论 传统控制论面临的挑战： 一、人工智能 人类智能：一些复杂的生产过程难以实现的目标，人类智能：一些复杂的生产过程难以实现的目标， 可以通过熟练的操作人员实现；骑自行车穿过人群、可以通过熟练的操作人员实现；骑自行车穿过人群、 放风筝、下棋、竞技、解算题、猜谜语、讨论、制定放风筝、下棋、竞技、解算题、猜谜语、讨论、制定 计划、写程序

28、等。计划、写程序等。 人工智能：如果机器能执行这种任务，就可以认为人工智能：如果机器能执行这种任务，就可以认为 机器已经具有某种性质的机器已经具有某种性质的“人工智能人工智能”。 人工智能定义人工智能定义1 1：人工智能就是研究如何使计算机：人工智能就是研究如何使计算机 去做过去只有人才能做的智能的工作（美国去做过去只有人才能做的智能的工作（美国MITMIT的的 WinstonWinston教授）。教授）。 人工智能定义人工智能定义2 2：人工智能是关于知识的学科，即：人工智能是关于知识的学科，即 怎样表示知识、获得知识、使用知识的科学（斯坦怎样表示知识、获得知识、使用知识的科学（斯坦 福大学

29、人工智能研究中心福大学人工智能研究中心NilsonNilson）。）。 说明: 1. 1. 定义反映了人工智能学科的基本思想和基本内容，定义反映了人工智能学科的基本思想和基本内容， 概括为：人工智能是研究人类智能活动的规律，构造具概括为：人工智能是研究人类智能活动的规律，构造具 有一定智能行为的人工系统。有一定智能行为的人工系统。 2.2.人工智能的研究是从所谓问题求解开始的，比如：人工智能的研究是从所谓问题求解开始的，比如： 智力游戏、棋弈、数学定理证明等。例如：智力游戏、棋弈、数学定理证明等。例如：19671967年年 A.L.SamuelA.L.Samuel编制了一个下棋程序，随着该程序

30、的完善编制了一个下棋程序，随着该程序的完善 和学习性能的提高，四年后战胜了他，又过三年战胜和学习性能的提高，四年后战胜了他，又过三年战胜 了美国一个保持了了美国一个保持了8 8年之久的世界冠军。该项工作对年之久的世界冠军。该项工作对 于机器的自学习机能，进行了较好的探索。于机器的自学习机能，进行了较好的探索。 3.3.人工智能是从人的智能行为（感知、学习、策略、人工智能是从人的智能行为（感知、学习、策略、 创造、语言等）中模仿、总结、提炼的，因此除了创造、语言等）中模仿、总结、提炼的，因此除了 计算机科学和技术之外，它还涉及自动化技术、机计算机科学和技术之外，它还涉及自动化技术、机 器学、心理

31、学、逻辑学、语言学、哲学等几乎是自器学、心理学、逻辑学、语言学、哲学等几乎是自 然科学和社会科学的所有学科。然科学和社会科学的所有学科。 4.4.人工智能被人们称为世界三大尖端技术之一（空人工智能被人们称为世界三大尖端技术之一（空 间技术、能源技术、人工智能），近三十年来获间技术、能源技术、人工智能），近三十年来获 得了迅速发展，在很多学科领域都获得了广泛应得了迅速发展，在很多学科领域都获得了广泛应 用，人工智能逐步成为一个独立的分支技术，无用，人工智能逐步成为一个独立的分支技术，无 论在理论和实践上已自成一个体系。论在理论和实践上已自成一个体系。 56 5.5.传统控制理论难以解决的复杂系统

32、的控制问题，传统控制理论难以解决的复杂系统的控制问题， 需将人工智能的方法引入控制系统，从而实现系统需将人工智能的方法引入控制系统，从而实现系统 的智能化，即通过采用仿人智能控制决策，迫使控的智能化，即通过采用仿人智能控制决策，迫使控 制系统朝着期望的方向逼近。制系统朝着期望的方向逼近。 二、智能控制二、智能控制 智能控制定义智能控制定义2: 2: 可以把智能控制看作是人工智能、可以把智能控制看作是人工智能、 自动控制和运筹学三个主要学科相结合的产物。这种自动控制和运筹学三个主要学科相结合的产物。这种 结构称为智能控制的三元结构。结构称为智能控制的三元结构。 人工智能人工智能(Intellig

33、ent Control)(Intelligent Control)是一个知识处理系统，具是一个知识处理系统，具 有记忆、学习、信息处理、形式语言、启发式推理等功能。有记忆、学习、信息处理、形式语言、启发式推理等功能。 自动控制自动控制(Automatic Control)(Automatic Control) 是一种动态反馈。是一种动态反馈。 运筹学运筹学(OR)(OR)是一种定量优化的方法，如线性规划、网络规划、是一种定量优化的方法，如线性规划、网络规划、 调度、管理、优化决策和多目标优化方法等。调度、管理、优化决策和多目标优化方法等。 *智能控制定义智能控制定义1: 1: 所谓智能控制是通

34、过定性与定量相所谓智能控制是通过定性与定量相 结合的方法结合的方法, ,针对对象环境和任务的复杂性与不确定针对对象环境和任务的复杂性与不确定 性性, ,有效自主地实现复杂信息的处理、优化决策及控有效自主地实现复杂信息的处理、优化决策及控 制功能制功能. . 智能控制的三元结构 自动控制自动控制 AC 运筹学运筹学 OR 人工智能人工智能 AI 智能控制智能控制 ICIC 从另一个角度给出了智能控制的定义：从另一个角度给出了智能控制的定义： 智能控制就是应用人工智能理论与技术和运筹智能控制就是应用人工智能理论与技术和运筹 学的优化方法学的优化方法, ,并将其同并将其同控制理论方法和技术控制理论方

35、法和技术相相 结合结合, ,在未知环境下在未知环境下, ,仿效人的智能对系统的控仿效人的智能对系统的控 制。制。 这里所指的环境这里所指的环境, ,是指广义的被控对象是指广义的被控对象 及其外界条件。及其外界条件。 智能控制已初具学科体系，包括基础理论、技术智能控制已初具学科体系，包括基础理论、技术 方法和实际应用诸方面。方法和实际应用诸方面。 在在基础理论基础理论方面，涉及传统人工智能的知识方面，涉及传统人工智能的知识 表示和推理及计算智能等；表示和推理及计算智能等； 在在技术方法技术方法方面，如专家控制、模糊控制、方面，如专家控制、模糊控制、 神经控制、学习控制、仿人控制和进化控制等；神经

36、控制、学习控制、仿人控制和进化控制等； 但目前还处于但目前还处于开创性的研究阶段开创性的研究阶段. . 智能控制是结合多种学科知识来解决复杂系统的智能控制是结合多种学科知识来解决复杂系统的 控制问题。基于这种认识，人们将各种学科大胆地应用控制问题。基于这种认识，人们将各种学科大胆地应用 于控制中引出了许多新理论和新方法。于控制中引出了许多新理论和新方法。 1 1、专家系统和专家控制：、专家系统和专家控制：有三部分组成：控制机制有三部分组成：控制机制？、 推理机制、知识库。推理机制、知识库。 2 2、模糊控制：、模糊控制：模糊控制主要是模仿人的控制经验模糊控制主要是模仿人的控制经验, ,而不而不

37、 是依赖控制对象的模型。模糊控制器实现了人的某些智是依赖控制对象的模型。模糊控制器实现了人的某些智 能。模糊控制有三个基本组成部分：模糊化、模糊决策、能。模糊控制有三个基本组成部分：模糊化、模糊决策、 精确化计算。精确化计算。 3 3、神经元网络控制：、神经元网络控制：通过人工模拟人脑的工作机理、通过人工模拟人脑的工作机理、 用机器实现智能行为用机器实现智能行为。 4 4、学习控制、仿人智能控制系统、遗传算法、学习控制、仿人智能控制系统、遗传算法 智能控制的几个重要分支智能控制的几个重要分支 什么是智能控制系统？什么是智能控制系统？智能控制系统是实现某种控制任务智能控制系统是实现某种控制任务

38、的一种智能系统。的一种智能系统。 从系统的角度看，智能行为是一种从输入到输从系统的角度看，智能行为是一种从输入到输 出的映射关系。这种映射关系并不能用常规的数学方法来出的映射关系。这种映射关系并不能用常规的数学方法来 精确地描述，因此它可以看成一种不依赖模型的自适应估精确地描述，因此它可以看成一种不依赖模型的自适应估 计。计。 例如：钢琴家弹奏一支优美的乐曲例如：钢琴家弹奏一支优美的乐曲 智能控制系统的构成原理智能控制系统的构成原理 智能控制系统典型的原理结构图智能控制系统典型的原理结构图： 其中其中，“广义对象广义对象”包括控制对象和外部环境。如智能机器人系统中，机器人包括控制对象和外部环境。如智能机器人系统中，机器人 的手臂、被操作物体；的手臂、被操作物体；“传感器传感器”包括关节