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Pg电子游戏:智能控制理论及应用
栏目:行业动态 发布时间:2025-06-16
  (9)舒迪前. 预测控制系统及其应用. 北京:机械 工业出版社,1996   第1章 概论 第2章 分级递阶智能控制 第3章 基于模糊推理的智能控制系统 第4章 基于神经网络的智能控制技术   多输入、多输出系统 多层次、多变量系统 状态方程、时域法 最优、随机、自适应 控制 电子计算机 机组自动化 智能算子、多级控制 大系统、智能控制 智能机器系统 综合自动化  

  (9)舒迪前. 预测控制系统及其应用. 北京:机械 工业出版社,1996

  第1章 概论 第2章 分级递阶智能控制 第3章 基于模糊推理的智能控制系统 第4章 基于神经网络的智能控制技术

  多输入、多输出系统 多层次、多变量系统 状态方程、时域法 最优、随机、自适应 控制 电子计算机 机组自动化 智能算子、多级控制 大系统、智能控制 智能机器系统 综合自动化

  1.2 智能控制的发展概况 1.2.1 智能控制的产生 人们将智能控制的产生归结为二大主因,一是自动控制理 论发展之必然;二是人工智能的发展为其提供了机遇。

  理论基础 研究对象 分析方法 研究重点 核心装置 应用 第一阶段 20世纪40~50年代 经典控制理论 单输入、单输出系统 传递函数、频域法 反馈控制 模拟调节器 单机自动化

  3. 遗传算法的发展历程 遗传算法(GA:Genetic Algorithms)由美国J.H.Holland 博士在1975年提出,从80年代中期开始,随着人工智能的发展 和计算机技术的进步逐步成熟,应用日渐增多。

  4. 智能控制的发展前景 智能控制作为一门新兴控制技术,目前还处于发展初期。 基于遗传算法的智能控制,基于Petri网理论的智能控制,遗传 算法、神经网络和模糊控制相结合的综合优化控制等新的智能 控制理论和方法在不断涌现和发展之中。 可以预见,随着系统论、人工智能理论和计算机技术的发 展,智能控制将会有更大的发展空间,并在实际中得到更加广 泛的应用。

  早在1965年,傅京孙首先提出把基于符号操作和逻辑推理 的启发式规则用于学习控制系统,Mendel教授进一步在空间飞 行器的学习控制中应用了人工智能技术。这是人工智能的符号 主义(逻辑主义)学派的观点首次与控制理论相结合,从而实 现智能控制的大胆尝试。

  随后智能控制的提出和发展历程,一直伴随着人工智能的 发展而发展,人工智能作为智能控制的基础和重要组成部分, 它的每一个研究成果都对智能控制的发展起到了积极的推动作 用。

  1. 模糊控制的发展历程 1965年美国加州大学自动控制系统专家扎德(L.A.Zadah) 在《信息与控制》杂志上先后发表了“模糊集”(Fuzzy Sets) 和“模糊集与系统”(Fuzzy Sets & System)等研究成果,奠 定了模糊集理论和应用研究的基础; 1968年扎德首次公开发表其“模糊控制算法”;

  (3)智能控制在发展过程中不断地吸收着控制论、信息 论、系统论、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理 学、仿生学等学科的思想、方法以及新的研究成果,目前仍在 发展和完善之中。

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  由于智能控制是一门新兴学科且正处于发展阶段,所以至 今尚无统一的定义,故有多种描述形式。 从三元交集论的角度定义智能控制:它是一种应用人工智 能的理论和技术以及运筹学的优化方法,并和控制理论中的方 法与技术相结合,在不确定的环境中,仿效人的智能(学习、 推理等),实现对系统控制的理论与方法。 从系统一般行为特性出发,J.S.Albus认为: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、以目标为导向的控制系统。该系统可以进行规划,产 生有效的、有目的的行为,并能在不确定的环境中,达到预期 的目标。

  萨里迪斯(Saridis)等从机器智能的角度出发,对傅京孙 的二元交集结构理论进行了扩展,引入了运筹学(OR: Operations Research)并提出了三元交集结构,即 IC=AI  AC  OR

  1.2.2 智能控制的发展 1971年傅京孙提出智能控制概念,并在文章“学习控制系 统和智能控制系统:人工智能与自动控制的交叉”中归纳了3 种类型的智能控制系统: (1)人作为控制器的控制系统; (2)人–机结合作为控制器的控制系统; (3)无人参与的智能控制系统。 萨里迪斯对智能控制的发展做出了重要贡献,在1977年出 版了“随机系统的自组织控制”一书,并于1979年发表了综述 文章 “面向智能控制的实现”。他从控制理论发展的观点,论 述了从通常的反馈控制到最优控制、随机控制,再到自适应控 制、自学习控制、自组织控制,并最终向智能控制这个更高阶 段发展的过程。他首次提出分级递阶的智能控制结构,并在分 级递阶智能控制的理论和实践方面做了大量的工作。

  (5)蔡自兴. 人工智能控制. 北京:化学工业出版 社,2005 (6)窦振中. 模糊逻辑控制技术及其应用. 北京: 北京航空航天大学出版社,1995

  (7)沈清,胡德文,时春. 神经网络应用技术. 长 沙:国防科技大学出版社,1993

  1.1 智能控制的基本概念 1.1.1 智能控制的结构理论 智能控制(IC:Intelligent Control)是一门新兴的交叉学 科,具有非常广泛的应用领域。智能控制这一术语于1967年由 Leondes和Mendel首先使用,1971年著名美籍华人科学家傅京 孙(K.S.Fu)教授从发展学习控制的角度首次正式提出智能控 制概念与建立智能控制学科的构思。 傅京孙把智能控制概括为自动控制(AC:Automatic Control)和人工智能(AI:Artificial Intelligence)的交集, 即 IC=AC  AI 这种交叉关系可用图1.1形象地 表示,它主要强调人工智能中“智 能”的概念与自动控制的结合。

  (2)智能控制是自动控制发展到新阶段的产物,它以人 工智能和自动控制的相互结合为主要标志;

  2. 神经网络控制的发展历程 自1943年McCulloch和Pitts提出了神经元的数学模型以来, 神经网络的研究便开始了它的艰难历程; 20世纪50年代至70年代是神经网络研究的萧条期,但仍有 不少学者致力于神经网络模型的研究; Albus在1975年提出的CMAC神经网络模型,利用人脑记 忆模型提出了一种分布式的联想查表系统; Grossberg在1976年提出的自谐振理论(ART)解决了无 导师指导下的模式分类; 到了80年代,人工神经网络进入了发展期: 1982年,Hopfield提出了HNN模型,解决了回归网络的学 习问题; 1986年PDP小组的研究人员提出了多层前向神经网络的 BP学习算法,实现了有导师指导下的网络学习,从而为神经 网络的应用开辟了广阔的前景。

  三元交集除“智能”与控制之外,还强调了在更高层次控 制中调度、规划、管理和优化的作用。

  1.3 智能控制的应用场合和研究内容 1.3.1 智能控制的应用场合 智能控制是自动控制的最新发展阶段,主要用于解决传统 控制技术与方法难以解决的控制问题。主要应用场合有: (1)具有高度非线性、时变性、不确定性和不完全性等 特征,一般无法获得精确数学模型的复杂系统的控制问题;

  奥斯特洛姆( K.J. Astrom)对智能控制的发展也做出了 重要的贡献。他在1986年发表的著名文章“专家控制” 中, 提出了引入人工智能中专家系统技术的一类智能控制系统。它 借助于专家系统技术,将常规PID控制、最小方差控制、自适 应控制等不同方法有机地结合在一起,根据不同情况分别采取 不同的控制策略,同时该系统还具有许多逻辑控制功能,如: 起停控制、自动切换控制、越限报警以及故障诊断等。 1985年8月,IEEE在美国纽约召开了第一届智能控制学术 研讨会,会上集中讨论了智能控制的原理和系统结构等问题。 这次会议之后不久,IEEE控制系统学会成立了智能控制专业 委员会。1987年1月,IEEE控制系统学会和计算机学会在美国 费城联合召开了智能控制的第一次国际会议,来自美、欧、日、 中以及其他国家的150余位代表出席了这次学术盛会。 这次会议是一个里程碑,它表明智能控制作为一门独立学 科,正式得到国际学术界的广泛关注和认可。

  从认知过程出发:智能控制是一种推理计算,它能在非完 整的性能指标下,通过一些基本的操作,如归纳(Generalization) 和组合搜索(Combinatorial Search)等,把表达不完善、不确定 的复杂系统引向规定的目标。 K.J.Astrom认为:把人类具有的直觉推理和试凑法等智能 加以形式化或用机器模拟,并用于控制系统的分析与设计中, 以期在一定程度上实现控制系统的智能化,这就是智能控制。 从控制论的角度出发:智能控制是驱动智能机器自主地实 现其目标的过程。或者说,智能控制是一类无需人的干预就能 独立地驱动智能机器实现其目标的自动控制方法。 以上各种描述说明:智能控制具有认知和仿人的功能;能 适应不确定性的环境;能自主处理信息以减少不确定性;能可 靠地进行规划,产生和执行有目的的行为,以获取最优的控制 效果。

  (3)李人厚. 智能控制理论和方法. 西安:西安电 子科技大学出版社,1999 (4)王万森. 人工智能原理及其应用. 北京:电子 工业出版社,2000

  1973年他又发表了语言与模糊逻辑相结合的系统建立方法; 1974年伦敦大学Mamdani博士首次尝试利用模糊逻辑,成 功地开发了世界上第一台模糊控制的蒸汽引擎; 1979年T.J.Procky和E.H.Mamdani共同提出了自学习概念, 使系统性能大为改善; 1983年日本富士电机开创了模糊控制在日本的第一项商业 应用―水净化处理;

  人工智能产生于20世纪50年代,它是控制论、信息论、系 统论、计算机科学、神经生理学、心理学、数学以及哲学等多 种学科相互渗透的结果,也是电子计算机出现并广泛应用的结 果。