第一部分 概论.ppt

智 能 控 制 课程介绍 课程性质： 本课程是本科自动化专业课程体系中的专业课（限选课）。 智能控制是新兴科学技术，是自动控制发展的高级阶段。本课程是为拓宽高年级本科生控制理论与技术的专业选修课。 课程目的： 通过本课程的教学，使学生掌握智能控制的基本概念、原理、技术与应用，为今后从事智能控制、智能系统的研究、开发和应用打下初步的基础。 先修课程： 自动控制原理、现代控制理论 课程考核： 平时占30％，期末占70％ 教材： 《智能控制技术（第2版）》，易继锴，侯 媛彬，北京工业大学出版社，2007年 参考书： [1]《智能控制导论》，蔡自兴，中国水利水电 出版社，2007年 [2]《智能控制原理与应用》，蔡自兴，清华大 学出版社，2007年 [3]《智能控制》，李少远，王景成，机械工业 出版社，2005年 1. 控制理论和应用发展的概况 2. 传统控制理论的局限性 3. 智能控制的组成、定义与研究内容 4. 智能控制与传统控制的关系和差别 5. 智能与智能控制的定义 6. 智能控制研究的主要内容 7.智能控制的分类 自动控制的发展过程 * * * 本课程的主要内容 第一部分 概述 第二部分 模糊控制 第三部分 神经控制 第四部分 进化控制 总学时: 32 第五部分 专家控制 第一部分 概述 开环控制 确定性 反馈控制 最优控制 随机控制 自适应/鲁棒 控制 自学习控制 智能控制 控制复杂性 进展方向 1. 控制理论和应用发展的概况 控制理论的发展始于Watt飞球调节蒸汽机以后的100年。 20年代以反馈控制理论为代表，形成经典控制理论，著名的 控制科学家有：Black, Nyquist, Bode. 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. 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、分散控制理论等。 主要用于资源管理、交通控制、环境保护等。 以上控制理论我们称之为传统控制理论。 2. 传统控制理论的局限性 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： 控制对象的复杂性 模型的不确定性、 高度非线性、 分布式的传感器和执行机构、 动态突变、 多时间标度、 复杂的信息模式、 庞大的数据量。 环境的复杂性 变化的不确定性 难以辨识 必须与被控对象集合起来作为一个整体来考虑。 控制任务或目标的复杂性 控制目标和任务的多重性 时变性 任务集合处理的复杂性。 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——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。 （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。 3. 智能控制的组成、定义与研究内容 智能控制（IC）是自动控制（AC）和人工智能（AI）的交集。即： 强调智能和控制的结合。 考虑更高层次上的调度、规划和管理，应把运筹学（OR） 结合进去。即： 4. 智能控制与传统控制的关系和差别 ● 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