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1、智能控制理论复习资料一一智能控制概述智能控制概述1.什么是智能？什么是人工智能？答：能有效地获取获取、传递传递、处理处理、再生再生和利用信息利用信息，从而在任意给定的环境下能成功地达到预定目的达到预定目的的能力能力。是研究研究、开发开发用于模拟模拟、延伸延伸、扩展扩展人的智能的理论理论、方法方法、技术技术及应用应用系统系统的一门新的科学技术科学技术。2. 什么是控制？什么是自动控制？什么是智能控制？答：按照主体主体的意愿意愿，使事物向期望的目标期望的目标发展。在没有人直接参与没有人直接参与的情况下，利用外加设备或装置外加设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律
2、自动地按照预定的规律运行。在没有人干预没有人干预的情况下能自主自主地驱动智能机器实现控制目标驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术自动控制技术。3. 智能控制的二元结构和三元结构分别是什么？答：二元结构：人工智能人工智能、自动控制自动控制三元结构：人工智能人工智能、自动控制自动控制、运筹学运筹学4.智能控制系统的主要功能特点是什么？答：学习学习功能、适应适应功能、组织组织功能、优化优化功能5.智能控制的研究对象具备什么特点？答：不确定性的模型不确定性的模型。传统的控制是基于模型的控制，这里的模型包括控制对象和干扰模型。高度的非线性高度的非线性。传统控制理论中的线性系统理论比较成熟。复杂的任务要
3、求复杂的任务要求。传统的控制系统中，控制任务或者是要求输出值为定值，或者要求输出值跟随期望值的运动轨迹，因此控制任务的要求比较单一，而智能控制的任务要求往往比较复杂。6. 智能控制与自动控制的关系是什么？答：自动控制是智能控制的基础基础，智能控制是对自动控制的进步进步与延伸延伸；自动控制往往包含包含在智能控制之中，智能控制也利用利用自动控制的方法来解决“低级”的控制问题；智能控制具有模拟人进行诸如规划、学习和自适应的能力，所以它就是让自动控制系统拥有学习让自动控制系统拥有学习的功能。7. 智能控制与传统控制相比有哪些优点？答：传统控制难以解决的问题包括以下几点： 实际系统由于存在复杂性、非线性
4、、时变性、不确定性和不完全性等，无法获得精确的数学模型无法获得精确的数学模型； 某些复杂的和包含不确定性的控制过程无法用传统的数学模型来描述，即无法解决建模问题无法解决建模问题； 针对实际系统往往要进行一些较苛刻的线性化假设，而这些假设往往与假设往往与实际系统不符合实际系统不符合； 实际控制任务复杂，而传统的控制任务要求低，对复杂的控制任务无能对复杂的控制任务无能为力为力。智能控制将控制理论的方法控制理论的方法与人工智能技术人工智能技术灵活地结合起来，其控制方法适应对象的复杂性和不确定性对象的复杂性和不确定性，能够有效地解决上述问题，具有较大的优越性优越性。8.智能控制与传统控制的区别如何？答
5、：传统控制：经典反馈控制经典反馈控制和现代理论控制现代理论控制。主要特征是基于精确精确的系统数学模型数学模型的控制，适用于解决线性线性、时不变时不变等相对简单的控制问题。智能控制：是对传统控制理论的发展发展，能够解决传统控制方法难以解决的复杂系统的控制问题复杂系统的控制问题，如对象的不确定性对象的不确定性、高度的非线性高度的非线性和复杂的任务要求复杂的任务要求；传统控制是智能控制的一个组成部分组成部分，在这个意义下，两者可以统一统一在智能控制的框架下。9.智能控制未来的主要研究方向和应用领域有哪些？答：智能控制是自动控制的最新发展阶段最新发展阶段，主要用于解决传统控制技术与方法难以解决的复杂系
6、统的控制问题，如对象的不确定性对象的不确定性、高度的非线性高度的非线性和复杂复杂的任务要求的任务要求。智能控制作为一门新兴控制技术新兴控制技术，目前还处于发展初期发展初期。基于遗传算法的智能控制、基于 Petri 网理论的智能控制、遗传算法、神经网络和模糊控制相结合的综合优化控制等新的智能控制理论和方法在不断涌现和发展之中。可以预见，随着系统论系统论、人工智能理论人工智能理论和计算机技术计算机技术的发展，智能控制将会有更大的发展空间，并在实际中得到更加广泛的应用。根据智能控制基本研究对象基本研究对象的开放性开放性、复杂性复杂性、多层次多层次和信息模式信息模式的多样多样性性、模糊性模糊性、不确定
7、性不确定性等特点，其未来的研究内容主要包括以下几个方面：（1）智能控制基本机理基本机理的研究；（2）智能控制基本理论和方法理论和方法的研究；（3）智能控制应用应用的研究。伴随着智能控制系统具有学习学习、适应适应、组织组织三大功能特点，其发展趋势也将包括以下几方面：（1）智能控制理论的进一步研究理论的进一步研究，尤其是智能控制系统稳定性分析稳定性分析的理论研究；（2）结合神经生理学、心理学、认识科学、人工智能等学科的认识，深入研究人类解决问题时的经验、策略，建立更多的智能控制体系结构建立更多的智能控制体系结构；（3）研究适合现有计算机资源条件现有计算机资源条件的智能控制方法；（4）研究人机交互式
8、人机交互式的智能控制系统和学习学习系统，以不断提高智能控制系统的智能水平；（5）研究适合智能控制系统的软、硬件软、硬件进行处理机、信号处理器、智能传感器和智能开发工具软件，以解决智能控制在实际应用中存在的问题。二分层递阶智能控制1. 递阶控制系统的组成与各个部分的功能是什么？答：组成：组织级组织级、协调级协调级、执行级执行级。组织级（任务规划任务规划）：负责整个系统的推理推理、规划规划、决策决策、长期记忆长期记忆、信息信息交流交流等，是智能最高智能最高的级别，主要进行的是基于知识的各种信息处理和决策基于知识的各种信息处理和决策。协调级：是组织级和执行级的接口接口，主要负责将组织级的指令分配分配
9、为执行级的各项子任务，同时反馈反馈任务执行的信息。执行级：一般由多个硬件控制器所组成，负责具体的过程控制具体的过程控制。2.IPDI 基本原理：精度精度随智能降低智能降低而增大增大的原理。3.分层递阶控制的基本原理是什么？答：对于给定的外部命令和任务，组织级组织级设法找到找到能够完成该任务的子子任任务组合务组合；将这些子任务要求送至协调级，通过协调处理协调处理，将具体的动作具体的动作要求送至执行级完成执行级完成所要求的任务；对对任务的执行结果执行结果进行性能评价性能评价，并将评价结果逐级向上反馈逐级向上反馈，同时对以前存储的知识信息知识信息加以修改修改，从而起到学习学习的作用。三专家控制1.
10、什么是专家系统和专家控制？二者有何区别？答：专家系统是一个具有大量专门知识大量专门知识与经验经验的程序系统程序系统，根据某个领域的专家提供的知识与经验进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程模拟人类专家的决策过程。专家控制：将专家系统的设计规范和运行机制专家系统的设计规范和运行机制与传统的控制理论和技术传统的控制理论和技术相结合而成的实时控制系统设计和实现方法。区别：专家系统能完成专门领域完成专门领域的功能，辅助用户决策辅助用户决策；而专家控制能进行独立的独立的、实时的自动决策实时的自动决策。专家控制比专家系统对可靠性可靠性和抗干扰性抗干扰性有着更高的要求。专家系统处于离线离线工作方式，而专家控
11、制要求在线获取反馈信息在线获取反馈信息，即要求在线工作方式。2. 专家系统的主要组成部分包括什么？请简单解释其各自的作用。答：包括知识库知识库、数据库数据库、推理机推理机、解释器解释器、知识获取器知识获取器。知识库：用于存取存取和管理管理所获取的专家知识和经验专家知识和经验，供推理机利用供推理机利用，具有知识存储存储、检索检索、编辑编辑、增删增删、修改修改和扩充扩充等功能。数据库：用来存放系统推理过程推理过程中用到的控制信息控制信息、中间假设中间假设和中间结果中间结果。推理机：主要功能是协调协调、控制系统控制系统，决定如何选用知识库中的知识，对对用户提出的证据进行推理证据进行推理，求得问题的解
12、答求得问题的解答或证明某个结论的正确性。证明某个结论的正确性。解释器：用于作为专家系统与用户之间的“人人-机机”接口，其功能是向用户向用户解释系统的行为解释系统的行为。知识获取器：是指通过人工方法人工方法或机器学习机器学习的方法，将某个领域的事实性知事实性知识识或领域专家所特有的经验性知识经验性知识转化为计算机程序计算机程序的过程。4.专家系统有哪些特征？答：具有专家水平的知识专家水平的知识：必须表现专家的技能和高度的技巧以及足够的鲁棒性；能进行有效的推理有效的推理：能够运用专家的经验、知识进行搜索，推理；具有透明性透明性：在推理时，不仅能得到答案，还能得到推理的依据；具有灵活性灵活性：知识的
13、更新和扩充灵活方便；具有启发性启发性：运用专家的经验知识对不确定的或不精确的问题进行启发式推理。5. 专家系统有哪几种知识表示方法？答：产生式规则产生式规则、框架框架、语义结构语义结构、过程过程。6. 专家系统的推理机制有哪几种？答：正向推理正向推理（数据驱动策略） 、反向推理反向推理（目标驱动策略） 、正反向混合推正反向混合推理理。7. 专家控制的基本原理是什么？答：专家控制是试图在传统控制的基础上“加入加入”一个富有经验的工程师，实现控制的功能，它由知识库知识库和推理机推理机构成主体框架主体框架，通过对控制领域知识的获取与组织，按某种策略及时地选用恰当的规则进行推理输出，实现对实际对象的控
14、制。8.专家控制的组成与特点是什么？答：专家控制是将专家系统的设计规范和运行机制与传统的控制理论和技术相结合而成的实时控制系统设计和实现方法。由知识库知识库、推理机推理机和算法库算法库构成主体框架。主要特点有以下几点：灵活性灵活性：根据系统的工作状态及误差情况，可灵活地选取相应的控制律；适应性适应性：能根据专家知识和经验，调整控制器的参数，适应对象特性及环境变化；鲁棒性鲁棒性：通过利用专家规则，系统可以在非线性非线性、大偏差大偏差下可靠可靠的工作。9. 专家控制的功能有哪些？答：能够满足任意动态过程的需要任意动态过程的需要，尤其适用于带有时变时变、非线性非线性和强强干干扰扰的控制；控制过程可以
15、利用对象的先验知识对象的先验知识；通过修改修改、增加增加控制规则规则，可不断积累知识积累知识，改进改进控制性能性能；可以定性定性的描述描述控制系统的性能性能，如“超调小” ， “偏差增大”等；对对控制性能性能可进行解释解释；可通过对对控制闭环中的单元单元进行故障检测故障检测来获取经验规则获取经验规则。10. 专家控制器的工作原理和各部分的组成作用是什么？答：知识库知识库：存放工业过程控制的领域知识，由经验数据库和学习与适应装置组成。经验数据库主要存储经验和事实，学习与适应装置是根据在线获取的信息，补充或修改知识库内容，改进系统性能，以便提高问题求解能力。规则控制规则控制：对受控过程的各种控制模
16、式和经验的归纳和总结。推理机构推理机构：其复杂程度由规则条数决定，如果搜索空间很少，推理机构就十分简单，采用向前推理方法，逐次判别各种规则的条件，满足则执行，否则急需搜索。特征识别与信息处理特征识别与信息处理：其作用是实现对信息的提取与加工，为控制决策和学习适应提供依据，它主要包括抽取动态过程的特征信息，识别系统的特征状态，并对这些特征信息进行必要的加工。数据库数据库：是用于存放用户提供的初始事实、问题概述以及系统运行过程中得到的中间结果、最终结果、运行信息等的工作存储器，数据库的内容是不断变化的。四模糊逻辑控制1. 什么是模糊控制？它有什么特点（优点）？答：模糊控制是以模糊集理论模糊集理论、模糊语言变量模糊语言变量和模糊逻辑推理模糊逻辑推理为基础，从行为上模拟人的模糊推理和决策过程行为上模拟人的模糊推理和决策过程的一种智能控制方法智能控制方法。特点：不需要被控对象的数学模型不需要被控对象的数学模型。是以人对被控对象的控制经验为依据而设计的控制器；是一种反映人类智慧反映人类智慧的智能控制方法；易于被易
