技术相结合,把辨识和控制方法相结合而构成的一类混 合控制技术。是智能控制的最早理论之一。
基于智能理论和技术已有的研究成果,以及当前的 智能控制系统的研究现状,可把智能控制系统分为 以下几类。
1.分级递阶智能控制系统 2.专家控制系统 3.模糊控制系统 4.神经网络控制系统 5.基于规则的仿人智能控制 6.集成智能控制系统 7.组合智能控制系统
改善自我性能的能力。 适应受控对象动力学特性变化、环境变化 和运行条件变化的能力。 容错性 系统对于各类故障具有自诊断、屏蔽和自 恢复的功能。 鲁棒性 系统性能应对环境干扰和不确定因素不敏 感。 组织能力 主动性、灵活性 实时性 系统应具有相当的在线实时响应能力。 人-机协作 友好的人机界面。
从信息的角度看,所谓智能,可具体地定义为: 能有效地获取、传递、处理、再生和利用信息, 从而在任意给定的环境下成功地达到预定目的的
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 ,成功就是达到行为的子目 标,以支持系统实现最终目标。
三级分级递阶智能控制系统是由G.N.Saridis于1977 年提出的。 组织级 协调级 执行级
主导作用,主要应用人工智能 连接作用,采用人工智能及OR 底层,采用常规自动控制
2.专家控制系统(Expert Control System,ECS) ECS 是一种已广泛应用于故障诊断、各种工业过程控制 和工业设计的智能控制系统。
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。
高度非线性、强耦合(飞行环境变化) 分布式的传感器和执行机构、(多个测量和执行机构)
多时间标度、(快时变) 复杂的信息模式、(飞行数据,GPS, 惯性导航等..) 庞大的数据量和严格的性能指标。(打击精度,定位精度)
1)20年代经典控制理论:反馈控制,频域法. 2)60年代现代控制理论:状态空间方法 3)70年代初系统控制理论:复杂系统的控制
模糊化模块: 实现对系统变量论域的模糊划分 和对清晰输入值的模糊化处理。
用于存储系统的基于语言变量的控制规 则和系统参数。 模糊推理: 是一种从输入空间到输出空间的非线性 映射关系。由于在模糊控制器中,控制 规则的形式为 IF 控制状态 A THEN 控制作用 B
这种三元结构理论表明,智能控制就是应用人工智能 人工智能 (Artificial Research Intelligent) 是一个知识处理系 运筹学(Operations )是一种定量优化方法, 的理论与技术和运筹学的优化方法,并将其同控制理 自动控制(Automatic Control)描述系统的动力学特 统,具有记忆、学习、信息处理、形式语言、启发 如线性规划、网络规划、调度、管理、优化决策和 论方法与技术相结合,在未知环境下,仿效人的智能, 性,是一种动态反馈 式推理等功能。 多目标优化方法等。 实现对系统的控制。
广义对象:通常意义下的控 制对象和所处的环境。 感知信息处理:信息的获取、 辨识、整理及更新。 认知部分:接受、存储信息, 做出行动的决策。 规划和控制部分:系统核心, 进行信息自动搜索、推理决 策、动作规划,产生具体的 控制作用: 常规控制器及执行器,作用 于控制对象。
5.王小平 曹立明,遗传算法:理论、应用及 软件实现 ,西安交大出版社,2002
传统控制包括经典反馈控制和现代控制理论控 制,它们的主要特征是基于精确的系统数学模 型的控制。
随着复杂系统的不断涌现,传统控制理论越来越多地显示它的 局限性。 什么叫复杂系统?其特征表现为:
机器智能是把信息进行分析、组织,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,以消除该任务的不确定性或盲目性,达到最优或次优 的结果。
1. 按一般行为特征定义 智能控制是有知识的“行为舵手”,它把知 识和反馈结合起来,形成感知—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 、有目的的行为,在不确定环境中,达 到既定的目标。
(1)传统的控制理论建立在精确的数学模型基础上——用微分 或差分方程来描述。 不能反映人工智能过程:推理、分析、学习。 丢失许多有用的信息 (2)不能适应大的系统参数和结构的变化
自适应控制和自校正控制——通过对系统某些重要参数的估 计克服小的、变化较慢的参数不确定性和干扰。 鲁棒控制——在参数或频率响应处于允许集合内,保证被 控系统的稳定。 自适应控制鲁棒控制不能克服数学模型严重的不确定性 和工作点剧烈的变化。
模糊逻辑理论在控制领域的应用称为模糊控制 (Fuzzy Control,FC)。 模糊控制的特点是: 一.提供了一种实现基于自然语言描述规则的控制 规律的新机制; 二.提供了一种改进非线性控制器的替代方法。 模糊控制单元的基本功能结构图如下所示由规则库、 模糊化、模糊推理和清晰化四功能模块组成。
智能控制是一种计算上的有效过程,在非完整的指标下, 通过最基本的操作,即归纳(G)、集注(FA)、和组 合操作(CS),把不确定的复杂系统引向规定的目标。
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。
汽车倒车 停车场, 2部汽车之间的空位。如何倒车入位? Zadeh利用模糊控制解决该问题。
控制方案 控制过程 控制模型 传统的控制方法 不精确的模型, 固定的控制算法 智能控制 仿人智能控制决策
控制理论的方法和人工智 模型框架 能的灵活框架结合起来 缺乏灵活性和应变 改变控制策略去适应对象 能力 的复杂性和不确定性 线性、时不变, 复杂,包括不确定性的控 制过程 简单系统
主要表现在以下几点: • 难以获得精确的数学模型。 • 苛刻的线性化假设。 • 有些系统甚至无法建模。 • 为提高性能,使系统复杂化,成本提高, 稳定性降低。 为了克服传统控制理论的局限性,产生了模拟人 类思维和活动的智能控制。