智能控制技术及其应用

智能控制技术及其应用主讲:张明路教授、博士生导师2002.11.10控制的发展经典控制：奠基人：H.Nyquist，1932年由反馈放大器发展而来，60年代末，已经成熟。主要研究：适用于SISO常系数线性系统。模型：传递函数。主要贡献：PID调节器手动控制经典控制现代控制智能控制控制的发展

现代控制：奠基人：Belman（动态规划）,Kalman（Kalman滤波、估计理论），80年代形成系统的现代控制理论体系。主要研究：适用于MIMO线性系统。模型：状态空间描述。主要贡献：最优控制、系统辨识、最优估计、自适应控制控制的发展大脑眼等器官控制对象手传感器控制对象执行机构控制器智能控制的主要特点及发展过程传统控制：定义：经典控制与现代控制的统称。特点：Model-basedcontrol.智能控制：问题的提出：

*模型的不确定性*高度的非线性*控制的复杂性智能控制的主要特点及发展过程智能控制：主要贡献者：

*K.S.Fu:人机共栖的智能控制系统

Free-Person自主控制系统*Saridis:分层递阶智能控制系统（右图）：*K.J.Astrom:将专家系统引入智能控制系统。组织级协调级执行级对象识别智能控制的主要特点及发展过程智能控制：定义：*

感性定义：模拟人的逻辑（抽象）、直觉（形象）、顿悟（灵感）思维。*过程定义：从控制的三要素出发，具有智能信息处理、智能反馈、智能决策的控制方式。智能信息处理？智能反馈？智能决策？智能控制的主要内容神经网络模糊控制物元分析与可拓集合理论混沌论遗传算法智能控制与传统控制的主要区别处理问题的能力控制模型核心内容解决对象智能控制的主要内涵模糊控制量的概念：主要解决的问题：将二值逻辑推广到多值逻辑，解决事物本身的模糊性。智能控制的主要内涵模糊控制解决方法：TheanticipantvalueA/DCalculatingcontrolvariable

FuzzyficationRulesoffuzzycontrolFuzzyreasoning

DefuzzyficationD/AExecutivemachineObjectundercontrol

TransducerFuzzycontroller智能控制的主要内涵神经网络控制神经元模型：多输入单输出的非线性的信息处理单元。...yΣω2ω1ωnX1X2XnfθX0=1智能控制的主要内涵神经网络控制主要解决的问题通过对信息的时间和空间上处理，实现对信息的自组织、自学习、自联想等功能。解决问题的方法：利用多个神经元组成的神经网络实现对事物的联想与识别。..................X1XnXi1mi1jn1krYnYjY1ωikωkj输入层输出层隐含层智能控制的主要内涵混沌控制混沌：世界中的混乱、无秩序的现象。主要研究的问题：从混沌现象中，通过自组织产生有序规律。如蝴蝶效应。遗传算法下面举例说明——求智能控制的主要内涵初始群体的生成与编码12346213800110000100110101000适应度检测f(x)=x236416964选择（计算选择概率）Ps=fi/(∑f)0.1320.0150.620.23赌轮计数1021复制00110011010110101000配对1-22-13-44-3交叉位置3322001|10011|0101|10101|000子代00101011100100001101514813…………………………智能控制技术

在移动机器人中的应用所采用的传感器超声传感器视觉传感器位移传感器速度传感器红外传感器环境识别避障路径或目标跟踪定位系统技术集成---自主决策技术公共安全机器人系统“911”以来，各国更加强了对安全与反恐机器人的研制工作。其中，美国处于领先地位。在美国，军方选择了iRobot公司的Packbot和Foster-Miller公司的Talon作为目前反恐机器人的主流产品，共订购了两家公司价值2.64亿美元的机器人。公共安全机器人技术方向1、模块化：机械上、电子上、软件上模块化。不同功能的机器人可以由不同的模块组成；2、机器人的智能最为实用的半自主和半遥控模式；3、开发机器人的专用开放式主板：基于多CPU的专用主板；4、开发一个开放式的通用软件平台：最重要，类似人的大脑；5、致力于公共安全机器人标准的建立：标准必须是通过产业来牵引的。五公斤级系列160公斤级便携式的车体检测固定的多自由度云台立体公共安全机器人网络移动机器人应用实例HEBUT-1智能移动机器人图5.13移动机器人跟踪实验Fig5.13Mobilerobottracking图5.13移动机器人跟踪实验Fig5.13Mobilerobottracking移动机器人无冲突运行实验Mobilerobotmovingwithoutcollision移动机器人跟踪实验Mobilerobottracking移动机器人应用实例全方位转向移动机器人试验平台移动机器人应用实例核废料探测机器人移动机器人应用实例小型三轮移动机器人试验平台移动机器人应用实例多机器人协调控制移动机器人应用实例三轮移动机器人协调技术试验平台移动机器人应用实例智能轮椅无人驾驶自主车辆移动机器人应用实例无人驾驶自主车辆移动机器人应用实例日本火星探测机器人移动机器人应用实例美国火星探测机器人移动机器人应用实例“先驱者”赛车移动机器人应用实例无人驾驶振动式压路机移动机器人应用实例Wheeledandtrackedremote-controlledplatforms（法国）移动机器人应用实例Vigiland

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