定义三： 定义三：智能控制是一类无需人的干预 就能够自主地驱动智能机器实现其目标 的自动控制， 的自动控制，也是用计算机模拟人类智 能的一个重要领域。 能的一个重要领域。 定义四：智能控制实际只是研究与模拟 定义四： 人类智能活动及其控制与信息传递过程 的规律， 的规律，研制具有仿人智能的工程控制 与信息处理系统的一个新兴分支学科。 与信息处理系统的一个新兴分支学科。
定义一： 定义一：智能控制就是由一台智能机器 自主地实现其目标的过程。 自主地实现其目标的过程。而智能机器 则定义为，在结构化或非结构化的、 则定义为，在结构化或非结构化的、熟 悉的或陌生的环境中， 悉的或陌生的环境中，自主地或与人交 互地执行人的任务。 互地执行人的任务。 定义二：K.J.Astron则认为，把人类具 定义二： 则认为， 则认为 有的直觉推理和试凑法等智能加以形式 化或机器模拟， 化或机器模拟，并用于控制系统的分析 与设计中， 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。 系统的智能化，这就是智能控制。 K.J.Astron还认为自调节控制、自适应 还认为自调节控制、 还认为自调节控制 控制就是智能控制的低级体现。 控制就是智能控制的低级体现。
1.1 智能控制的基本概念 智能控制是自动控制发展的高级阶段，是 人工智能、控制论、运筹学等多种学科的高 度综合与集成，是一门新的交叉前沿学科。 从广义上讲，智能控制是研究对复杂的不确 定性被控对象（过程）采用人工智能的方法 有效地克服系统的不确定性，使系统从无序 状 态 到 有 序 状 态 转 移 的 方 法 。 智能控制已经出现了相当长的一段时间， 并且已取得了初步的应用成果。但是究竟什 么是“智能”，什么是“智能控制”等问题， 至今没有统一的明确定义。归纳各种说法， 主 要有四种说法： 5
1.5 智能控制的研究对象 智能控制的应用 实际系统由于存在复杂性、非线性、时变性、不确定 性和不完全性等，一般无法获得精确的数学模型。 应用传统控制理论进行控制必须提出并遵循一些比较 苛刻的线性化假设，而这些假设在应用中往往与实际 情况不相吻合。 对于某些复杂的和饱含不确定性的控制过程，根本无 法用传统数学模型来表示，即无法解决建模问题。 为了提高控制性能，传统控制系统可能变得很复杂， 从而增加了设备的投资，减低了系统的可靠性。
1.2 智能控制系统的特点 2.智能系统功能特征 学习能力；对未知环境信息识别记忆学习，改善性能 适应性；适应变化的能力 容错性；对故障诊断修复的能力 鲁棒性；抗干扰能力 组织功能；复杂任务分散信息，主动性灵活性 实时性；在线实时响应能力 人机协作；友好的人机界面
1.1 智能控制的基本概念 1.2 智能控制系统的特点 1.3 智能控制的结构理论 1.4 智能控制与传统控制的关系 1.5 智能控制的研究对象 1.6 智能控制的类型 1.7 智能控制的发展概述
1.1 智能控制的基本概念 1.2 智能控制系统的特点 1.3 智能控制的结构理论 1.4 智能控制与传统控制的关系 1.5 智能控制的研究对象 1.6 智能控制的类型 1.7 智能控制的发展概述
（3） 传统的控制系统输入信息模式单一 通常处理较简单的物理量：电量（电压、电流、阻 抗）； 机械量（位移、速度、加速度）； 复杂系统要考虑：视觉、听觉、触觉信号，包括 图形、文字、语言、声音等信息。 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。
控制理论的发展始于Watt飞球调节蒸汽机以后的100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 控制科学家有：Black, Nyquist, Bode. 2. 随着航空航天事业的发展,50~60年代形成以多变量控制为特 征的现代控制理论,主要代表有:Kalman 的滤波器,Pontryagin 的极大值原理,Bellman 的 动态规划,和Lyapunov 的稳定性理论. 3. 70年代初,以分解和协调为基础,形成了大系统控制理论,用于复 杂系统的控制,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。
1.1 智能控制的基本概念 1.2 智能控制系统的特点 1.3 智能控制的结构理论 1.4 智能控制与传统控制的关系 1.5 智能控制的研究对象 1.6 智能控制的类型 1.7 智能控制的发展概述
1.1 智能控制的基本概念 1.2 智能控制系统的特点 1.3 智能控制的结构理论 1.4 智能控制与传统控制的关系 1.5 智能控制的研究对象 1.6 智能控制的类型 1.7 智能控制的发展概述
1.3 智能控制的结构理论 智能控制的结构理论明显地具有多学科交叉的特点， 许多研究人员试图建立起智能控制这一新学科，提出 了一些有关智能控制系统结构的思想。按照K. S. Fu （傅京孙）和Saridis的观点，智能控制可看作是人工 智能、自动控制和运筹学三个主要学科相结合的产物， 称为三元结构IC=AI∩AC∩OR . IC——智能控制(Intelligent Control)；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. AI——人工智能(Artificial Intelligence)；对知识经 验的处理。 AC——自动控制(Automatic Control)；描述系统的 动力学特性，是一种动态反馈. OR——运筹学(Operation Research)；是一种定量 优化方法，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. 13 ∩——表示交集.
理论与实际应用存在很大差距 PID在实际应用中仍占统治地位。 原因： ●自动控制学科高度的交叉性、应用的广泛性； ●所需数学工具难以被多数技术人员所掌握； ●自动控制需要其它技术支持，如网络、计算机； ●实际应用情况的复杂性、多变性、不确定性； ●国内企业存在管理体制问题，技术投入力度不够。
1.1 智能控制的基本概念 1.2 智能控制系统的特点 1.3 智能控制的结构理论 1.4 智能控制与传统控制的关系 1.5 智能控制的研究对象 1.6 智能控制的类型 1.7 智能控制的发展概述
1.6 智能控制的类型 分级递阶控制系统（早期， 自适应） 分级递阶控制系统（早期，学习控制 智能 自适应） 专家控制系统（计算机程序系统，知识与经验） 专家控制系统（计算机程序系统，知识与经验 建模困难，规则if-then） 模糊控制系统 （建模困难，规则 ） 神经网络控制系统（人脑神经元， 反馈） 神经网络控制系统（人脑神经元，前馈 反馈） 遗传算法（ 基因遗传学） 遗传算法（自然选择 基因遗传学） 自适应控制系统（ 自适应控制系统（参数 辨识、决策、控制） 学习控制系统（ 学习控制系统（重复输入信号 特定响应 学习中改善） 集成（或者复合）混合控制（ 集成（或者复合）混合控制（几种智能方法整合 智能 法与常规控制结合） 法与常规控制结合）
1.1 智能控制的基本概念 1.2 智能控制系统的特点 1.3 智能控制的结构理论 1.4 智能控制与传统控制的关系 1.5 智能控制的研究对象 1.6 智能控制的类型 1.7 智能控制的发展概述
1.5 智能控制的研究对象 智能控制的研究对象具备以下的一些特点： 1.不确定性的模型 不确定性的模型 智能控制的研究对象通常存在严重的不确定性。这 里所说的模型不确定性包含两层意思：一是模型未知 或知之甚少；二是模型的结构和参数可能在很大范围 内变化。 2. 高度的非线性 对于具有高度非线性的控制对象，采用智能控制的 方法往往可以较好地解决非线. 复杂的任务要求 对于智能控制系统，任务的要求往往比较复杂。
应用上： ●工厂全球化、开放化。出现柔性制造、虚拟工厂、 CIMS、CIPS（Computer Integrated Processing Systems) . 现场总线技术越来越成熟、 ●机器人、智能自动化技术。 ●绿色自动化技术越来越发展。 ●智能制造(IM)。 企业生产的发展趋向： 企业生产的发展趋向：单件生产→大批量生产→多 品种小批量 →变品种变批量
● 涉及的范围：智能控制的范围包括了传统控制的范围。 有微分/差分方程描述的系统；有混合系统（离散和连 续系统混合、符号和数值系统混合、数字和模拟系统 混合）； ●控制的目标：智能的目标寻求在巨大的不确定环境中， 获得整体的优化。因此，智能控制要考虑： 故障诊断 系统重构 自组织、自学习能力 多重目标 ●系统的结构：控制对象和控制系统的结合。
讲述内容 首先介绍智能控制与传统控制的密切关系，然后 讨论智能控制的定义及构成，最后阐述智能控制 的几个重要分支。 讲述重点 掌握智能控制的主要分支及控制思想。 讲述难点 对智能控制的定义及其内涵的准确把握和理解。
传统控制理论的局限性 （1）传统的控制理论建立在精确的数学模型基础上 ）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。 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。 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 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。 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 在参数或频率响应处于允许集合内， 鲁棒控制 在参数或频率响应处于允许集合内 证被控系统的稳定。 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。 性和工作点剧烈的变化。
1.1 智能控制的基本概念 1.2 智能控制系统的特点 1.3 智能控制的结构理论 1.4 智能控制与传统控制的关系 1.5 智能控制的研究对象 1.6 智能控制的类型 1.7 智能控制的发展概述
1.2 智能控制系统的特点 1.智能系统特点 具有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型表 示的混合制过程，也往往是那些含有复杂性、不完 全性、模糊性或不确定性以及不存在已知算法的Leabharlann Baidu 数字过程，并以知识进行推理，以启发引导求解过 程； 智能控制的核心在高层控制，即组织级； 智能控制器具有非线性特性； 智能控制具有变结构特点； 智能控制器具有总体自寻优特性； 智能控制系统应能满足多样性目标的高性能要求； 智能控制是一门边缘交叉学科； 智能控制是一个新兴的研究领域。
传统控制（Conversional control）：经典反馈 控制和现代理论控制。它们的主要特征是基于 精确的系统数学模型的控制。适于解决线性、 时不变等相对简单的控制问题。 智能控制（Intelligent control）以上问题用智 能的方法同样可以解决。智能控制是对传统控 制理论的发展，传统控制是智能控制的一个组 成部分，在这个意义下，两者可以统一在智能 控制的框架下。