智能控制系统 天津大学自动化学院 天津大学自动化学院 1. 控制理论的发展 1.1 传统控制理论面临的挑战 不确定的模型 高度非线性 复杂的任务需求 智能控制思想的提出 很多复杂的生产过程和难以实现的控制目标都可以通过熟练的操作工、技术人员和专家来操作来获得满意控制效果。如何将这些人的经验知识和控制理论结合起来去解决复杂系统的控制问题，就是智能控制原理研究的目标所在。 天津大学自动化学院 1. 控制理论的发展 1.1 传统控制理论面临的挑战 不确定的模型 高度非线性 复杂的任务需求 智能控制思想的提出 很多复杂的生产过程和难以实现的控制目标都可以通过熟练的操作工、技术人员和专家来操作来获得满意控制效果。如何将这些人的经验知识和控制理论结合起来去解决复杂系统的控制问题，就是智能控制原理研究的目标所在。 天津大学自动化学院 2.智能控制理论基本概念 智能控制：人工智能、控制理论和计算机科学等学科发展和结合的结果。 专家系统、模糊控制、神经网络和遗传算法等技术对智能控制的发展起到了推动作用。 2.1 智能控制的形成 人工智能 利用来模拟和实现人类的智能，进而实现或部分实现脑力劳动的自动化 。 人工智能的实现方法 符号主义、连接主义和行为主义 符号主义 ：机器通过逻辑和数值在内的符号推理，从外部功能上模拟人的智能。标志：专家系统 2.智能控制理论基本概念 2.4 智能控制系统的功能特征 学习能力：根据环境信息改善自身性能的能力 适应性：适应对象、环境和运行环境变化的能力 容错性：对故障具有自诊断、屏蔽和自恢复的能力 鲁棒性：对干扰不敏感 组织功能：对复杂任务和分散信息有自组织和自协调能力 实时性：良好的实时响应能力 人机协作：友好的人机交互能力 2.智能控制理论基本概念 专家系统：基于知识的系统。 专家知识按照逻辑和数值关系来表达 If[某种动物是哺乳动物]Then[该动物吃肉] 连接主义：从仿生学的角度建立人脑模型。标志：人工神经网络。 人工神经网络：通过建立神经元模型与神经元之间的关系来实现。 智能控制与传统控制的主要区别： 1.智能控制研究的对象是整个系统的运行，也就是说，智能控制不必确知受控对象的结构和参数。而传统的控制理论必须根据受控对象的数学模型、性能指标设计相应的解析控制律，这只是整个系统运行的一部分。 2.智能控制方法是人工智能技术、传统控制理论以及运筹学和信息论相结合的控制方法。 3.智能控制是控制理论、人工智能、运筹学、信息论等学科的交叉，并利用计算机作为手段向工程实用全面深入的发展。 2.智能控制理论基本概念 智能控制：人工智能、控制理论和计算机科学等学科发展和结合的结果。 专家系统、模糊控制、神经网络和遗传算法等技术对智能控制的发展起到了推动作用。 2.1 智能控制的形成 人工智能 利用来模拟和实现人类的智能，进而实现或部分实现脑力劳动的自动化 。 人工智能的实现方法 符号主义、连接主义和行为主义 符号主义 ：机器通过逻辑和数值在内的符号推理，从外部功能上模拟人的智能。标志：专家系统 3.智能控制理论的主要分支 智能控制系统一般包括分专家控制系统、人工神经网络控制系统、模糊控制系统、学习控制系统等分支。 3.1 专家控制系统 专家系统是早期人工智能的一个重要分支，采用人工智能中的知识表示和知识推理技术来模拟由领域专家才能解决的复杂问题。 专家系统=知识库+推理机 专家级知识 、专家思维 、专家级水平 应用专家系统的概念和技术，模拟人类专家的控制知识与经验而建造的控制系统，称为专家控制系统。专家控制广泛应用于故障诊断和各种工业过程控制等方面。 3.智能控制理论的主要分支 3.2 人工神经网络控制系统 人工神经网络是指由大量与生物神经系统的神经细胞相类似的人工神经元 ... ...
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