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智能控制基本原理 內(nèi)容簡(jiǎn)介 1 智能控制系統(tǒng)的基本概念2 智能控制的發(fā)展前景3 智能控制的應(yīng)用場(chǎng)合4 智能控制的研究?jī)?nèi)容5 智能控制的主要功能特點(diǎn) 3 智能控制的基本概念 智能控制 IC IntelligentControl 是一門新興的交叉學(xué)科 具有非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域 智能控制這一術(shù)語(yǔ)于1967年由Leondes和Mendel首先使用 1971年著名美籍華人科學(xué)家傅京孫 K S Fu 教授從發(fā)展學(xué)習(xí)控制的角度首次正式提出智能控制概念與建立智能控制學(xué)科的構(gòu)思 傅京孫把智能控制概括為自動(dòng)控制 AC AutomaticControl 和人工智能 AI ArtificialIntelligence 的交集 即 這種交叉關(guān)系可用右圖形象地表示 它主要強(qiáng)調(diào)人工智能中 智能 的概念與自動(dòng)控制的結(jié)合 4 以上關(guān)于智能控制結(jié)構(gòu)理論的不同見解中 存在著以下幾點(diǎn)共識(shí) 1 智能控制是由多種學(xué)科相互交叉而形成的一門新興學(xué)科 2 智能控制是自動(dòng)控制發(fā)展到新階段的產(chǎn)物 它以人工智能和自動(dòng)控制的相互結(jié)合為主要標(biāo)志 3 智能控制在發(fā)展過(guò)程中不斷地吸收著控制論 信息論 系統(tǒng)論 運(yùn)籌學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué) 模糊數(shù)學(xué) 心理學(xué) 生理學(xué) 仿生學(xué)等學(xué)科的思想 方法以及新的研究成果 目前仍在發(fā)展和完善之中 智能控制的基本概念 由于智能控制是一門新興學(xué)科且正處于發(fā)展階段 所以至今尚無(wú)統(tǒng)一的定義 故有多種描述形式 從三元交集論的角度定義智能控制 它是一種應(yīng)用人工智能的理論和技術(shù)以及運(yùn)籌學(xué)的優(yōu)化方法 并和控制理論中的方法與技術(shù)相結(jié)合 在不確定的環(huán)境中 仿效人的智能 學(xué)習(xí) 推理等 實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)控制的理論與方法 從系統(tǒng)一般行為特性出發(fā) J S Albus認(rèn)為 智能控制是有知識(shí)的 行為舵手 它把知識(shí)和反饋結(jié)合起來(lái) 形成感知 交互式 以目標(biāo)為導(dǎo)向的控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)可以進(jìn)行規(guī)劃 產(chǎn)生有效的 有目的的行為 并能在不確定的環(huán)境中 達(dá)到預(yù)期的目標(biāo) 智能控制的基本概念 6 從認(rèn)知過(guò)程出發(fā) 智能控制是一種推理計(jì)算 它能在非完整的性能指標(biāo)下 通過(guò)一些基本的操作 如歸納 Generalization 和組合搜索 CombinatorialSearch 等 把表達(dá)不完善 不確定的復(fù)雜系統(tǒng)引向規(guī)定的目標(biāo) 從控制論的角度出發(fā) 智能控制是驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器自主地實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過(guò)程 或者說(shuō) 智能控制是一類無(wú)需人的干預(yù)就能獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的自動(dòng)控制方法 以上各種描述說(shuō)明 智能控制具有認(rèn)知和仿人的功能 能適應(yīng)不確定性的環(huán)境 能自主處理信息以減少不確定性 能可靠地進(jìn)行規(guī)劃 產(chǎn)生和執(zhí)行有目的的行為 以獲取最優(yōu)的控制效果 智能控制的基本概念 7 人工智能產(chǎn)生于20世紀(jì)50年代 它是控制論 信息論 系統(tǒng)論 計(jì)算機(jī)科學(xué) 神經(jīng)生理學(xué) 心理學(xué) 數(shù)學(xué)以及哲學(xué)等多種學(xué)科相互滲透的結(jié)果 也是電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)并廣泛應(yīng)用的結(jié)果 智能控制的提出和發(fā)展歷程 一直伴隨著人工智能的發(fā)展而發(fā)展 人工智能作為智能控制的基礎(chǔ)和重要組成部分 它的每一個(gè)研究成果都對(duì)智能控制的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用 智能控制的基本概念 8 可以預(yù)見 隨著系統(tǒng)論 人工智能理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 智能控制將會(huì)有更大的發(fā)展空間 并在實(shí)際中得到更加廣泛的應(yīng)用 智能控制作為一門新興控制技術(shù) 目前還處于發(fā)展初期 基于遺傳算法的智能控制 基于Petri網(wǎng)理論的智能控制 遺傳算法 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制相結(jié)合的綜合優(yōu)化控制等新的智能控制理論和方法在不斷涌現(xiàn)和發(fā)展之中 智能控制的發(fā)展前景 智能控制是自動(dòng)控制的最新發(fā)展階段 主要用于解決傳統(tǒng)控制技術(shù)與方法難以解決的控制問(wèn)題 主要應(yīng)用場(chǎng)合有 1 具有高度非線性 時(shí)變性 不確定性和不完全性等特征 一般無(wú)法獲得精確數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題 2 需要對(duì)環(huán)境和任務(wù)的變化具有快速應(yīng)變能力并需要運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行控制的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題 3 采用傳統(tǒng)控制方法時(shí) 必須遵循一些苛刻的線性化假設(shè) 否則難以達(dá)到預(yù)期控制目標(biāo)的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題 4 采用傳統(tǒng)控制方法時(shí) 控制成本高 可靠性差或控制效果不理想的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題 智能控制的應(yīng)用場(chǎng)合 根據(jù)智能控制基本研究對(duì)象的開放性 復(fù)雜性 多層次和信息模式的多樣性 模糊性 不確定性等特點(diǎn) 其研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面 1 智能控制基本機(jī)理的研究 2 智能控制基本理論和方法的研究 離散事件和連續(xù)時(shí)間混雜系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì) 基于故障診斷的系統(tǒng)組態(tài)理論和容錯(cuò)控制方法 基于實(shí)時(shí)信息學(xué)習(xí)的規(guī)則自動(dòng)生成與修改方法 主要對(duì)智能控制認(rèn)識(shí)論和方法論進(jìn)行研究 探索人類的感知 判斷 推理和決策等活動(dòng)的機(jī)理 主要有以下幾個(gè)方面的內(nèi)容 智能控制的研究?jī)?nèi)容 11 智能控制系統(tǒng)有學(xué)習(xí)功能 適應(yīng)功能 組織功能三大主要功能特點(diǎn) 1 學(xué)習(xí)功能 智能控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)功能指的是對(duì)一個(gè)過(guò)程或其環(huán)境的未知特征所固有的信息進(jìn)行學(xué)習(xí) 并將得到的經(jīng)驗(yàn)用于進(jìn)一步的估計(jì) 分類 決策和控制 從而使系統(tǒng)的性能得到改善 智能控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力有高低之分 低層次的學(xué)習(xí)主要指對(duì)控制對(duì)象參數(shù)的學(xué)習(xí) 高層次的學(xué)習(xí)則主要指對(duì)知識(shí)的更新 2 適應(yīng)功能 智能控制系統(tǒng)的適應(yīng)功能指的是當(dāng)智能控制系統(tǒng)的輸入不是已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的樣本時(shí) 照樣可給出合適的輸出 甚至當(dāng)系統(tǒng)中某些部分出現(xiàn)故障時(shí) 系統(tǒng)仍能正常工作 智能控制系統(tǒng)的主要功能特點(diǎn) 12 3 組織功能 智能控制系統(tǒng)的組織功能指的是對(duì)于復(fù)雜的控制任務(wù)和分散的傳感器信息 智能控制系統(tǒng)具有自行組織和協(xié)調(diào)的功能 智能控制器可以在任務(wù)要求范圍內(nèi)自行決策 主動(dòng)地采取行動(dòng) 當(dāng)出現(xiàn)多目標(biāo)沖突時(shí) 在一定條件下 控制器有權(quán)自行裁決和處理 一個(gè)理想的智能控制系統(tǒng) 除了以上三大主要功能之外 往往還應(yīng)該具有