PDF《智能控制技术及应用》

28 本课程内容 ? 三 专家控制 ? 3.1 专家系统的基本概念 ? 3.2 专家控制的结构、类型与设计 ? 四 模糊控制 ? 4.1 模糊数学基础 ? 4.2 模糊控制原理与结构 ? 4.3 模糊控制的设计方法

29 本课程内容 ? 五 神经网络控制 ? 5.1 人工神经网络概述 ? 5.2 神经网络控制的结构方案 ? 5.3 神经网络控制的设计 ? 六 学习控制 ? 6.1 基于模式识别的学习控制 ? 6.2 迭代学习控制 ? 6.3 重复学习控制

30 本课程内容 ? 七 进化控制 ? 7.1 遗传算法概述 ? 7.2 进化控制原理与结构

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1、智能控制的基本理论和特点

32 ? 智能控制系统: ? 一种能够在各种复杂的不确定环境中,以最低限度 的人工干预,高度自主地实现最优目标功能的控制 系统. ? 性质: ? 必须具有智能调度和执行等能力. ? 理论基础是人工智能、控制论、运筹学和信息论等 学科的交叉. ? 被认为是自动控制的顶层. 智能控制定义

33 34 智能控制的本质 ? 在宏观结构上和行为功能上对人控制器进行模 拟. ? 人参与过程控制中,经验丰富的操作者一般不是依 据数学模型进行处理. ? 获得反映系统运动状态所有动态特征信息的经验和 知识. ? 根据积累的经验和知识进行在线推理,确定或变换 控制策略. ? 智能控制必然是在精度和不确定性之间的折中. 智能控制的研究对象 ? 不确定的模型 ? 模型未知或知之甚少 ? 模型的结构的参数可能在很大范围内变化 ? 高度非线性 ? 复杂的任务要求 ? 控制任务多而复杂

35 智能控制系统的原理 ? 结构: ? 智能子系统 ? 运行机制: ? 智能子系统决定控制决策 ? 模型要求: ? 系统的设计和运行基本不依赖于对象数学模型 ? 知识利用: ? 利用知识推理、学习和联想,决策基于知识 ? 信息结构: ? 复合型信息表达

36 智能控制系统的性能 ? 适应性: ? 适应对象动力学、环境、运行条件变化 ? 自学习: ? 自行改善系统性能 ? 最优性: ? 多目标寻优 ? 实时性:

37 智能控制系统的功能特点 ? 联想记忆和学习能力 ? 系统具有对一个过程或未知环境所提供的信息 进行识别记忆、学习并利用积累的经验进一步 改善系统的性能和能力. ? 动态自适应能力 ? 系统具有对外界环境变化及不确定性的出现修 正或重构自身结构和参数的能力. ? 组织协调能力 ? 对于复杂任务和分散的传感信息具有自组织和 协调能力,使系统具有主动性和灵活性.

38 智能控制研究的数学工具 ? 符号推理与数值计算的结合 ? 离散事件系统与连续时间系统分析的结合 ? 界于两者之间的方法 ? 神经元网络 ? 模糊集合论 ? 计算智能方法

39 智能控制主要学派 ? 符号学派(又称:符号主义、逻辑主义、心理学 派、计算机科学派) ? 用计算机在外部功能上模拟人的智能. ? 联结学派(又称:联结主义、生理学派、仿生学 派) ? 从仿生学观点用硬件模拟人脑结构. ? 行为学派(又称:进化主义、控制论学派) ? 从进化论观点模拟人在控制过程中的行为特征(如自寻 优、自学习、自组织等)基于 感知一动作 模式,不 断进化的过程. ? 上述学派是互相渗透的.

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2、智能控制的结构和分类

41 智能控制系统的组成 ? 认知 ? 规划与控制 ? 感知信息处理

42 智能控制系统的一般结构 通讯接口 信号辨识 知识表示 任务描述 与环境建模 信号优化 信号预处理 常规控制 规划与推理 决策与协调 传感器 执行器 过程与环境 认知感知信息处理规划与控制广义对象